专利名称：用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器。
背景技术：
目前车辆电动助力转向系统的扭矩传感器分为接触式和非接触式，非接触式由于不存在接触磨损是当前的主要发展方向。非接触式又分为电容式、电磁式、光电式、光纤式等等，在这些公开扭矩传感器中，有的结构复杂使用元件多，有的造价昂贵。如中国专利ZL02281010.2公开的一种测量汽车转向扭矩的传感器(图9所示)，它由输出轴、钢球、磁环、滑套、输入轴、扭杆、霍尔元件等组成。该专利由于元件较多，不仅会增加制造成本，而且检测灵敏度也会有所降低。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、造价低廉、检测灵敏度较高的用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器。
本实用新型提供的这种用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器，包括一齿轴、一滤磁环、一轴杆、两线圈，齿轴与轴杆可转动配合相连，齿轴在与轴杆相邻的一端有一段导磁的键齿段，诸键齿均布于齿轴轴面；滤磁环一端固定在轴杆上，另一端套在齿轴的键齿段上，滤磁环在位于键齿段的部分开有两圈窗口圈，两窗口圈均由若干绕滤磁环均匀分布的窗口形成，两窗口圈之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上，两电磁线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。
工作过程本实用新型的齿轴与车辆电动助力转向系统的输入轴或输出轴连接，当齿轴与输入轴连接时，轴杆将作为输出轴，反之亦然。当输入轴对于输出轴有相对转角，即产生扭矩，就会引起齿轴上的键齿向滤磁环一个窗口圈的窗口靠近并逐渐覆盖，同时逐渐远离另一窗口圈窗口，这种变化使导磁发生变化。从而使得两线圈的电感量产生相反的变化，感抗随之相应地产生相反的变化。电桥产生一个正向电压变化或反向电压变化。电桥的输出量值代表了角度及扭矩的变化大小及方向。由此获得扭矩的大小及方向的信号，将这个信号输至电动助力转向系统，由系统向电机施与不同的电流而转动，由此产生跟随助力。
本实用新型由于组成元件少，不仅结构简单、安装容易、成本较低，而且检测精确度也很高。为电动助力转向系统提供了一种低成本高精度的扭矩传感器。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1中的齿轴主视图。
图3是图2的左视图。
图4是图1中轴杆的结构图。
图5是图1中滤磁环的结构图。
图6是图1沿A-A线的剖视图。
图7是本实用新型的一个组装部件图。
图8是本实用新型的电路图。
图9是现有技术ZL02281010.2的结构图。
具体实施方式
参见图1反映了本实用新型的具体结构，从图中可以看出本实用新型具有一齿轴1、一滤磁环2、一轴杆3、两电磁线圈(4、5)。
参见图2和图3反映了齿轴1的结构，齿轴1的一端是连接方11用于插入轴杆3中，紧邻连接方11是键齿段6，从图可以看出齿轴1还有一中心孔12用于插接轴杆3。
参见图4反映轴杆3的结构，它有一插口32，用于插接齿轴1，还有一芯杆31，用于插入齿轴1的中心孔12。
参见图5反映了滤磁环2的结构，从图中可以看出滤磁环2的一端有安装孔21，用于与轴杆3固接，另一端开有两圈窗口圈(A、B)，两窗口圈的窗口数量相同，但窗口圈A和窗口圈B之间有一个角位差，使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与键齿数量相等。
参见图6反映了本实用新型所有零部件的安装位置关系。齿轴1的一端插入轴杆3，轴杆3的芯杆插入齿轴1中，使二者具有很好的同轴度，并能发生一定范围的相对转动。滤磁环2一端套在轴杆3上并通过安装孔21固定，另一端套在齿轴1的键齿段6上，使两圈窗口圈(A、B)位于键齿段6处。两电磁线圈(4、5)分别套在滤磁环2的两窗口圈(A、B)上。
参见图7，该图是尚未装电磁线圈的一个组装图，反映了键齿段6和滤磁环2的相互关系，每个键齿都只在两窗口圈中相邻的两窗口之间发生相对运动。图中我们用虚线将套在滤磁环2中的键齿段6表示出来，现在来看键齿61，它正处于一个调试好的初始安装位，它的上面是窗口圈A的一个窗口A1，下面是窗口圈B的一个窗口B1，当输入轴与输出轴有相对转动时，反映在本传感器上的就是滤磁环2与键齿段6的相对转动，如果滤磁环相对键齿段6逆时针(往下)转动，那么窗口A1逐渐覆盖键齿61，而窗口B1则逐渐远离键齿61，同理对于键齿段的其它键齿也和键齿61一样。这样窗口圈A的所有窗口都逐渐覆盖键齿段的各个键齿，而窗口圈B的所有窗口则逐渐远离所有的键齿，那么与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量增加，与窗口圈B0对应的电磁线圈5的电感量将减小。反之亦然。
参见图8从本实用新型的电路图可以看出，本实用新型检测是通过一个电桥进行检测的。它由电阻R1、电阻R2和电磁线圈4、电磁线圈5组成，电阻R1的阻抗为ZA，电阻R2的阻抗为ZB，A线圈感抗为Z‘A，B线圈感抗为Z’B。则电桥平衡时即电桥的输出＝0时的条件如下式Z‘A×ZB＝ZA×Z’B即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B=0]]>左臂的分压是 右臂的分压是 当输入轴相对输出轴向右旋转时，反映在图1-图3的就是滤磁环2相对键齿段的逆时针(往下)转动，与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量增加，与窗口圈B对应的电磁线圈5的电感量将减小，此时电桥将产生一个左正右负的压差即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B>0]]>同理当输入轴相对输出轴向左旋转时，反映在图1-图3的就是滤磁环2相对键齿段的顺时针(往上)转动，与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量减小，与窗口圈B对应的电磁线圈5的电感量将增加，此时电桥将产生一个左正右负的压差。即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B<0]]>由此可见压差的正负即表示旋转的方向。压差的绝对值就代表了旋转角度的大小。旋转角度越大，Z’A、Z’B的变化就越大，那么|Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B|]]>越大，即压差越大。
因此本实用新型的检测灵敏度较高，而结构却较简单。
权利要求1.一种用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器，其特征在于包括一齿轴(1)、一滤磁环(2)、一轴杆(3)、两电磁线圈(4、5)，齿轴(1)与轴杆(3)可转动配合相连，齿轴(1)在与轴杆(3)相邻的一端有一段导磁的键齿段(6)，诸键齿均布于齿轴(1)轴面；滤磁环(2)一端固定在轴杆(3)上，另一端套在齿轴(1)的键齿段(6)上，滤磁环(2)在位于键齿段(6)的部分开有两圈窗口圈(A、B)，两窗口圈(A、B)均由若干绕滤磁环(2)均匀分布的窗口形成，两窗口圈(A、B)之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈(4、5)分别套于滤磁环的两窗口圈(A、B)上，两电磁线圈(4、5)通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。
专利摘要本实用新型公开了一种用于汽车电动助力转向系统电磁式扭矩传感器，这种用传感器包括一齿轴、一滤磁环、一轴杆、两线圈，齿轴与轴杆可转动配合相连，齿轴在与轴杆相邻的一端有一段导磁的键齿段，诸键齿均布于齿轴轴面；滤磁环一端固定在轴杆上，另一端套在齿轴的键齿段上，滤磁环在位于键齿段的部分开有两圈窗口圈，两窗口圈均由若干绕滤磁环均匀分布的窗口形成，两窗口圈之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上，两电磁线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。本实用新型结构简单、造价低廉、检测灵敏度较高。
文档编号G01L5/22GK2903949SQ200620051248
公开日2007年5月23日 申请日期2006年6月8日 优先权日2006年6月8日
发明者陈五亮, 黄志平 申请人:株洲卓越高科技实业有限公司