非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構技術方案

本發明專利技術公開了一種非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構，包括非接觸式扭矩轉角傳感器，轉向輸入軸，轉向輸出軸，蝸輪蝸桿減速箱殼體，傳感器下端蓋，傳感器上端蓋，扭桿，尼龍壓套，尼龍壓套，扭矩傳感器的轉子與轉向軸的輸入軸通過尼龍壓套配合壓緊固定連接，扭矩傳感器的定子即轉角傳感器的轉子與轉向輸出軸也通過尼龍壓套配合壓緊固定連接，轉角傳感器定子通過傳感器下端蓋與蝸輪蝸桿減速箱殼體固定連接，輸入軸與輸出軸通過扭桿相連，扭矩轉角傳感器與輸出軸之間設有角度限位。本發明專利技術有更高的測量精度，更高的耐用性，更高的可靠性，更短的滯后效應和更廣的應用范圍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種汽車管柱助力式電動助力轉向系統(C-EPS)上傳感器的安裝結構，具體地說，涉及一種非接觸式扭矩/轉角傳感器的安裝結構。
技術介紹
汽車轉向性能是汽車的主要性能之一，轉向系統的性能直接影響到汽車的操縱穩定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。為了提高轉向性能，目前普遍采用了動力轉向系統液壓助力轉向系統、電液助力轉向系統、電動助力轉向系統(簡稱EPS)。電動助力轉向系統因其節能環保、結構簡單、易于維護與保養、隨動性強回正性好且助力特性易于控制等優點，成為當前汽車轉向系統的主流趨勢。EPS是一種直接由電機提供輔助扭矩的動力轉向系統。不同類型的EPS基本原理是相同的扭矩傳感器與轉向軸連接在一起，當轉向軸轉動時，扭矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產生的相對轉動位移變成電信號傳給ECU，EUC根據車速傳感器和扭矩傳感器的信號決定電動機的旋轉方向和助力電流有大小，從而完成實時助力轉向控制。因此它可以很容易地實現在車速不同時由電動機提供不同的助力效果，保證汽車在低速行駛時輕便靈活，高速行駛時穩定可靠。因此EPS轉向特性的設計具有較高的自由度。EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、助力電機及減速機構、ECU控制單元組成。一般EPS助力的大小只與車速相關，即常說的車速感應型。但隨著EPS的發展，助力特性不止與車速有關還與方向盤轉角相關，所以國外一些中、高檔汽車的EPS除安裝了扭矩傳感器外還安裝了轉角傳感器，從而大幅度地改變助力特性，提高了轉向的舒適性及改善回正性。而集成了轉角測量的扭矩傳感器已成為EPS的重要組成部分。扭矩傳感器的功能是測量駕駛員作用在轉向盤上的力矩大小與方向，以及轉向盤轉角的大小和方向。這些信號都是EPS的控制信號。扭矩測量系統比較復雜且成本較高，所以精確、可靠、低成本的扭矩傳感器是決定EPS能否占領市場的關鍵因素之一。扭矩傳感器是EPS的關鍵傳感器，主要有接觸式與非接觸式兩種。目前接觸式用得較多的是電位計式扭矩傳感器，非接觸式用得較多的是電磁感應式、光電式和超聲波式扭矩傳感器。接觸式成本較低，但受溫度與磨損影響易發生漂移、使用壽命較低、需要對制造精度和扭桿剛度進行折中，難以實現絕對轉角和角速度的測量。非接觸式的測量精度高、抗干擾能力強、剛度相對較高、易實現絕對轉角和角速度的測量。
技術實現思路
本專利技術是要提供一種非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構。該結構中的非接觸式傳感器與接觸式傳感器相比，有更高的測量精度，更高的耐用性，更高的可靠性，更短的滯后效應和更廣的應用范圍，并且具有結構簡單，易于安裝的特點。本專利技術的技術方案是一種非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構，包括非接觸式扭矩轉角傳感器，轉向輸入軸，轉向輸出軸，蝸輪蝸桿減速箱殼體，傳感器下端蓋，傳感器上端蓋，扭桿，尼龍壓套，扭矩傳感器的轉子與轉向軸的輸入軸通過尼龍壓套配合壓緊固定連接，扭矩傳感器的定子即轉角傳感器的轉子與轉向輸出軸也通過尼龍壓套配合壓緊固定連接，轉角傳感器定子通過傳感器下端蓋與蝸輪蝸桿減速箱殼體固定連接，輸入軸與輸出軸通過扭桿相連，扭矩轉角傳感器與輸出軸之間設有角度限位。電磁感應式非接觸式扭矩轉角傳感器，定子和轉子由磁性材料制成，定子與轉子之間形成閉合的磁路，轉角傳感器定子與扭矩傳感器定子固定連接在一起。扭矩轉角傳感器與輸出軸之間的角度限位由輸入軸下端部的扇形側表面與輸出軸上端部矩形側表面組成。尼龍壓套與輸入軸，輸出軸，扭矩傳感器轉子，扭矩傳感器定子之間的配合為過盈配合；扭矩傳感器轉子，扭矩傳感器定子與尼龍壓套之間由尼龍壓套爪部的彈性變形實現配合。輸入軸的下端部的扇形側面D1與面D3平行，面D2與面D4平行，且均相對于輸入軸的軸線對稱；輸出軸的上端部的矩形側面E1和面E4共面，面E2和面E3共面，面E1，E4和面E2，E3相對于輸出軸的軸線對稱。輸入軸、扭桿、輸出軸處在同一軸心線上。本專利技術的有益效果是相比接觸式傳感器，非接觸式傳感器有著更高的測量精度，更高的耐用性(不會因時間而磨損)，更高的可靠性(多種冗余度的實現)，更短的滯后效應和更廣的應用范圍(可根據用戶需求調整測量范圍)。因此安裝非接觸式傳感器的EPS具有較高的可靠性、耐用性等。由于本專利技術在現有C-EPS的機械結構基礎上，對與扭矩傳感器的相關裝配接口進行了改進，因此，具有結構簡單，易于安裝的特點。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是1的A-A剖視圖；圖3是限位裝置剖視圖；圖4是尼龍壓套開口端面正視圖；圖5是圖4的俯剖視圖。具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步的描述。如圖1所示，一種非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構，由非接觸式扭矩轉角傳感器，轉向輸入軸1，轉向輸出軸11，蝸輪蝸桿減速箱殼體8，傳感器下端蓋4，傳感器上端蓋3，扭桿9，尼龍壓套6，尼龍壓套15等構成。扭矩傳感器的轉子14與轉向軸的輸入軸1通過尼龍壓套15壓緊固定配合連接，扭矩傳感器的定子13即轉角傳感器的轉子12與轉向輸出軸11也通過尼龍壓套6壓緊配合固定連接。其中，尼龍壓套6，15的結構(如圖4，5所示)，面G分別與輸入軸1或輸出軸11面過盈配合，而尼龍壓套15、6的面F部與扭矩傳感器的轉子14和定子13亦采用過盈配合，由于面F部被切割成四個爪型，過盈配合主要由面F部的彈性變形來完成，因此亦于傳感器的拆卸和安裝。輸入軸1與輸出軸11中間安裝一根扭桿9，扭桿9與輸入軸1之間放置銅套5，扭桿9的另一端與輸出軸11用圓柱銷10連接；將擋圈7安裝在輸出軸11軸肩處，轉角傳感器定子12通過半圓筋B與傳感器下端蓋4固定，用螺栓將傳感器下端蓋4與蝸輪蝸桿減速箱殼體8裝配連接；安裝支架2和傳感器上端蓋3與傳感器下端蓋4用螺栓聯接在一起。轉向時，駕駛員通過方向盤輸入扭矩，扭桿9變形，引起輸入軸1與輸出軸11相對位置改變，從而帶動扭矩傳感器的轉子14與定子13之間磁通量的相應變化，如果線圈通上交流電，線圈的端壓隨著扭矩引起的感應系數的改變而變化，從而可測出相應的扭矩變化。駕駛員通過轉向輸入軸1、扭桿9傳遞扭矩至轉向輸出軸11，從而帶動轉向輸出軸11轉動，轉向輸出軸11帶動轉角傳感器轉子即扭矩傳感器定子13相對轉角傳感器12轉動，引起轉角傳感器轉子1與轉角傳感器定子12之間磁通量的相應變化，線圈通交流電，線圈的端壓隨著角度引起的感應系數的改變而變化，從而可測出相應的絕對角度變化。轉向輸入軸1下端部的扇形側表面與輸出軸11上端部矩形側表面間的夾角即為扭矩傳感器的限位角度。扭矩轉角傳感器的限位裝置(如圖2、圖3所示)。在圖3中，轉向輸入軸1下端部的扇形側面D1與面D3平行，面D2與面D4平行；輸出軸11上端部矩形側面E1和E4共面，面E2和面E3共面。面D1/面E1、面D2/面E2、面D3/面E3、面D4/面E4間的夾角相同，且為扭矩傳感器的允許限位角度。安裝時要保證輸入軸1、扭桿9和輸出軸11同軸。面D1與面D3、面D2與面D4、面E1E4與面E2E3均相對于輸入軸1和輸出軸11的軸線對稱。扭桿9變形在允許限位角度范圍內時，輸入軸1通過扭桿9將扭矩傳遞給輸出軸11；當扭矩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非接觸扭矩轉角傳感器在電動助力轉向系統上的安裝結構，包括非接觸式扭矩轉角傳感器，轉向輸入軸（１），轉向輸出軸（１１），蝸輪蝸桿減速箱殼體（８），傳感器下端蓋（４），傳感器上端蓋（３），其特征在于，還包括扭桿（９），尼龍壓套（６），尼龍壓套（１５），扭矩傳感器的轉子（１４）與轉向軸的輸入軸（１）通過尼龍壓套（１５）壓緊配合固定連接，扭矩傳感器的定子（１３）即轉角傳感器的轉子（１２）與轉向輸出軸（１１）通過尼龍壓套（６）壓緊配合固定連接，轉角傳感器定子（１２）通過傳感器下端蓋（４）與蝸輪蝸桿減速箱殼體（８）固定連接，輸入軸（１）與輸出軸（１１）通過扭桿（９）相連，扭矩轉角傳感器與輸出軸（１１）之間設有角度限位。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：卓桂榮，陳慧，余卓平，鄭鴻云，周瓏，
申請(專利權)人：上海燃料電池汽車動力系統有限公司，萬鋼，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]