一种改进的EPS传感器单元总成的制作方法

本实用新型涉及汽车转向管柱零部件技术领域，具体的讲是一种改进的eps传感器单元总成。

背景技术：

在汽车转向机的设计中，驾驶员施加在方向盘上的扭矩通过转向中间轴传递到传感器单元小总成的组件输入轴上。驾驶员转动方向盘，将手力矩通过上转向管柱传递至下转向机的传感器单元组件——输入轴，输入轴受到扭转力矩后转动，下转向机的传感器单元组件中的扭矩传感器检测到输入轴转动，扭矩传感器向eps的助力电机发出助力请求信号。eps助力电机收到扭矩传感器的信号后会驱动eps齿条移动，eps齿条的移动带动传感器单元上的组件转向齿轮，传感器单元受力做轴向转动，来补偿输入轴的扭转力矩，实现eps电子助力转向机的助力效果。

传统的传感器单元总成的设计，组件输入轴与转向齿轮通过扭杆连接，为保证扭杆与输入轴连接牢靠，扭杆与输入轴间过盈配合，需要在输入轴上增加排气孔。为防止扭杆与输入轴不发生径向转动，需要在输入轴和扭杆上钻孔并插入定位销，故因此装配工艺较为复杂。为保证扭杆在输入轴及转向齿轮中配合，密封可靠，需要增加管子组件及扭杆上o型圈组件，增加零件成本。

为此设计一种减少目前传感器总成设计的零件数量，同时又能够保证原有设计的性能的eps传感器单元总成是十分有必要的。

技术实现要素：

本实用新型突破了现有技术的难题，设计了一种减少目前传感器总成设计的零件数量，同时又能够保证原有设计的性能的eps传感器单元总成。

为了达到上述目的，本实用新型设计了一种改进的eps传感器单元总成，包括：输入轴、扭杆、轴承、扭矩磁体、扭矩传感器、转向齿轮，其特征在于：

输入轴与转向齿轮配合连接的一端固定有两个位置相对的弧形限位凸台，输入轴与转向齿轮配合连接的一端的圆弧表面上开设有压铆点一；

转向齿轮与输入轴配合连接的一端则开设有两组位置相对的凹槽，所述凹槽与弧形限位凸台相配合，转向齿轮与输入轴配合连接的一端的圆弧表面上设有压铆点二和定位点；

扭杆的一端为花键端，用于和输入轴内孔配合固定，扭杆的另一端为光滑圆柱端，用于和转向齿轮配合固定；

扭矩磁体由固定基座和磁体组成，固定基座的上端向外延伸出扇形平面，磁体固定在扇形平面上；

扭杆的光滑圆柱端插入转向齿轮的内孔中，使得扭杆的光滑圆柱端与转向齿轮过盈配合，将轴承压入输入轴内孔的轴承配合孔中，使轴承外缘与输入轴之间也为过盈配合，然后将扭杆的花键端穿过轴承伸入输入轴内孔的扭杆配合孔中，使扭杆与输入轴相固定，轴承的内圈则与扭杆之间过盈配合，扭杆压装到位后，转向齿轮上的凹槽与输入轴上的弧形限位凸台则刚好卡合固定，扭矩磁体套设在输入轴外缘设有压铆点一的位置上，将两者压铆固定，将扭矩传感器套设在转向齿轮外缘设有压铆点二和定位点的位置上，也将两者压铆固定。

所述输入轴内孔为阶梯孔。

输入轴远离转向齿轮的一端上开设有月牙槽，月牙槽的两侧为平面。

转向齿轮上远离输入轴的一端的表面设有一段斜齿。

所述轴承为滚针轴承。

其中，月牙槽两侧的平面的位置相互交错。

本实用新型与现有技术相比，简化了传感器单元小总成的零件构成形式，特别是节省了传统传感器单元小总成中的零件-管子；改变了输入轴、转向齿轮与扭杆的设计结构，提高了输入轴与转向齿轮连接的可靠性；简化了工艺装配的步骤，扭杆与输入轴配合无需使用定位销固定，节省了装配成本；取消输入轴上排气孔，简化了输入轴加工工艺。

附图说明

图1为本实用新型中输入轴的侧视图。

图2为本实用新型中输入轴的b-b剖视图。

图3为本实用新型中输入轴的剖视图。

图4为本实用新型中输入轴的c-c剖视图。

图5为本实用新型中转向齿轮的侧视图。

图6为本实用新型中转向齿轮的b-b剖视图。

图7为本实用新型中输入轴的月牙槽的俯视图。

图8为本实用新型中输入轴的月牙槽的侧视图。

图9为本实用新型中转向齿轮的凹槽的俯视图。

图10为本实用新型中扭杆的结构示意图。

图11为本实用新型中轴承的剖视图。

图12为本实用新型中扭矩磁体的结构示意图。

图13为本实用新型中扭矩磁体的磁场极点分布示意图。

图14为本实用新型中扭矩传感器的结构示意图。

图15为本实用新型中扭矩传感器的磁体感应区的局部放大图。

图16为本实用新型的装配示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1~16，本实用新型设计了一种改进的eps传感器单元总成，包括：输入轴、扭杆、轴承、扭矩磁体、扭矩传感器、转向齿轮。

参见图1~2和图4，本实用新型中输入轴1与转向齿轮2配合连接的一端固定有两个位置相对的弧形限位凸台1-1，用于与所述的转向齿轮限位，输入轴1与转向齿轮2配合连接的一端的圆弧表面上开设有压铆点一1-2，所述压铆点一个数为3个，分别关于输入轴轴心线旋转对称，用于与所述的扭矩磁体定位和连接。

参见图3，本实用新型中输入轴1内孔为阶梯孔，输入轴内孔左侧大孔段为与轴承的配合面，称为轴承配合孔1-3，输入轴内孔右侧的小孔段为扭杆的配合面，称为扭杆配合孔1-4。

参见图7和图8，本实用新型中的输入轴的小端接口处用来连接上管柱的万向节，万向节会将客户端的旋转力矩传递到输入轴，螺栓定位的月牙槽2-4用于与万向节配合后的螺栓固定，保证输入轴与万向节配合可靠，不会发生轴向窜动及径向位移。月牙槽2-4两侧的平面2-5用于承受和抵抗万向节传递过来的旋转力矩，作为受力作用面。所述的平面2-5做成不对称形式，保证与万向节装配防错。

参见图5，本实用新型中转向齿轮2分为工作区和安装区两个部分，工作区由斜齿型构成，工作区的功能是与eps的齿条上的斜齿齿型配合，齿条可驱动转向齿轮转动。转向齿轮工作区的斜齿齿型由不同项目计算所得的齿形参数而不同。

参见图9，本实用新型中转向齿轮2与输入轴1配合连接的一端则开设有两组位置相对的凹槽2-1，所述凹槽2-1与弧形限位凸台1-1相配合，两者配合后，会有相互的限位作用，两者只能做约6°的相对转动角度。

参见图6，本实用新型中转向齿轮2与输入轴1配合连接的一端的圆弧表面上设有压铆点二2-2和定位点2-3，所述压铆点二2-2的个数为3个，分别关于转向齿轮的轴心线旋转对称，定位点为一个，两者都是用于传感器单元装配线对转向齿轮的定位。

参见图10，本实用新型中扭杆可分三个部分：转向齿轮配合区、输入轴配合区和轴承配合区，扭杆的转向齿轮配合区设计为光滑圆柱端3-2，用于和转向齿轮2配合固定，需要施加一定的压力才能压入转向齿轮的扭杆配合面中，而扭杆的转向齿轮配合区转向齿轮扭杆配合面为过盈配合；

扭杆3的输入轴配合区为花键端3-1，用于和输入轴1内孔配合固定，在花键端3-1压入输入轴内孔的过程中，输入轴内孔有气体从扭杆的花键的间隙中排出，故输入轴无需同传统设计一样，需在输入轴与扭杆配合面上部钻孔，保证输入轴内的气体排出，故本扭杆设计可节省工艺钻孔的步骤。扭杆花键与输入轴扭杆配合面的配合紧固，扭杆无法在输入轴内孔中转动，因此相较传统的传感器单元总成，节省了在输入轴和扭杆上安装定位销，从而保证输入轴和扭杆不会发生径向转动，从而节省零件成本和工艺装配成本。

扭杆3的轴承配合区则用于和轴承过盈配合。

参见图11，本实用新型中的轴承4为滚针轴承，主要由3部分组成，分为冲压外圈4-1，保持架4-2和滚针组件4-3；冲压外圈4-1材料为sae1010符合j403要求，保持架4-2材料为spcc符合jisg3141要求，滚针组件4-3为15个材料为gcr15符合gb/t18254要求的滚针组成。

参见图12，本实用新型中的扭矩磁体5由固定基座5-1和磁体5-2组成，固定基座5-1为圆柱形金属薄片，表面需镀锌，镀层厚度为25g/m²；固定基座的内孔与输入轴b-b处圆柱面外径配合，固定基座5-1上需铆压3x120°的铆点，铆点需对应输入轴上的3个压铆点一，故扭矩磁体5铆压固定后，扭矩磁体5不会在输入轴1上有径向转动和轴向位移，保证扭矩磁体5能够可靠的固定在输入轴1上。

固定基座5-1的上端向外延伸出约85°的扇形平面，磁体5-2固定在扇形平面上，参见图13，磁体5-2上设计有5个磁场极点，5个极点均匀分布在75°的扇形磁体上，磁体5-2上的极点分别为s、n、s、n、s。

参见图14~15，本实用新型中的扭矩传感器为一种电容式扭矩传感器，可通过检测与扭矩磁体间磁场的变化，产生传感器单元总成上输入轴所受扭矩及输入轴与转向齿轮相对角度的变化。

参见图15，在扭矩传感器的感应区设置有3个磁极，分别为n,s,n。

当传感器单元处于中位状态下，扭矩磁体的磁体感应区正好处在扭矩传感器感应区的正上方，当扭矩磁体与扭矩传感器（也可看做输入轴与转向齿轮间，因为前两者分别固定在后两者上）有相对转动时，产生磁场信号，扭矩传感器的内部组件会将此磁场信号转换为电信号，电信号通过扭矩传感器的信号收发口将此扭矩信号传递给助力机构。

在具体装配中，按如下步骤装配：

1、将扭杆3的光滑圆柱端3-2压入转向齿轮2的内孔中，该配合为过盈配合，对扭杆3施加一定的压入力后，扭杆3完全压入到转向齿轮2的内孔中，以上两个零件装配后，称为转向齿轮小总成；

2、分别将2个轴承4依次压入到的输入轴1的内孔中，轴承4外径与输入轴1的内孔的配合为过盈配合，轴承4压入输入轴1的内孔中需要施加一定的压入力，以上两种零件装配后，称为输入轴小总成；

3、将转向齿轮小总成中扭杆3的花键端3-1压入到输入轴1的内孔中，扭杆3的花键端3-1压入输入轴1后，扭杆3无法在输入轴1的内孔中转动；

4、将扭矩磁体5的固定基座5-1的内孔与输入轴1上的铆压圆柱面配合，在扭矩磁体5的固定基座5-1上打入与铆压点一1-2对应的3x120°的铆点；将扭矩传感器6的固定基座内孔与转向齿轮2上的铆压圆柱面配合，在扭矩传感器6的固定基座上打入与铆压点二2-2相对应的3x120°的铆点，从而完成装配。