[实用新型]磁电式非接触扭矩传感器以及使用该传感器的电动转向装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及车辆的助力转向装置，具体涉及一种用于车辆助力转向的磁电式非接触扭矩传感器以及使用该传感器的电动转向装置。

背景技术

在作为汽车转向系统而提供的电动转向装置中，转向扭矩传感器通常用于感应通过驾驶的转向操作从转向轮施加到转向轴的转向扭矩。电动转向装置根据从转向扭矩传感器感应的扭矩信号控制转向力辅助电机，并且减少驾驶员的转向力，以便提供舒适的转向感受。

磁电式非接触扭矩传感器作为在电动转向装置中使用的转向扭矩传感器是众所周知的。在这种磁电式非接触扭矩传感器中，两个磁电式非接触检测环安装在转向轴上的两个特定位置。在磁电式非接触扭矩传感器的制造过程中，在部分转向轴的特定表面的整个周边表面上，即圆柱形旋转轴中的特定轴向宽度上，装配磁电式非接触检测环。两个检测环相对位置中的变化对应于当将扭矩从转向轮施加于转向轴时该转向轴的扭矩。

磁电式非接触扭矩传感受器具有圆柱形传感线圈，在圆柱形旋转轴的整个周边上安装检测环，旋转轴轴向的磁电式非接触检测环的宽度实质上与相同轴向上传感线圈宽度相匹配。将磁电式非接触检测环宽度和传感线圈宽度以及扭矩检测环和传感线圈的内周表面之间的间隙限定为与磁电式非接触扭矩传感器中的磁电式非接触检测环和传感线圈的大小和方位放置之间的关系有关的尺寸。

下面参照附图9和10，对与磁电式非接触检测环宽度、传感线圈宽度和磁电式非接触扭矩传感器中的间隙有关的问题进行了描述。

附图9表示在磁电式非接触检测环和传感线圈之间的旋转轴轴向方向上的失调(水平轴：mm)和传统的磁电式非接触扭矩传感器(垂直轴)的灵敏度变化率之间的关系。附图10表示磁电式非接触检测环和传感线圈之间的间隙(旋转轴径向上的空间，水平轴：mm)和相同的磁电式非接触扭矩传感器(垂直轴)的灵敏度变化率之间的关系。

在附图9中的曲线101中，将不具有位置失调(水平轴上为0.0，垂直轴上的灵敏度变化率为“1”)的情况作为参考，如果向上(附图9中的右侧)或向下(附图9中的左侧)出现位置失调时，灵敏度的变化率展现出降到0.98以下的特性。磁电式非接触扭矩传感器是需要高传感精度的装置。因此，如果灵敏度的变化率降0.98以下，则在实际上将该传感器安装到车辆中的情况下，驾驶者对于转向响应会经历不舒适的感觉。

根据附图10中的曲线102，当水平轴上的间隙是0.5mm时，灵敏度的变化率同样是1.0。基于该值，当该间隙两倍于1mm时，即当该间隙以0.5mm失调时，灵敏度的变化率展现出降到大约0.85的不良特性。在磁电式非接触扭矩传感器中，该传感器的灵敏度特性降低，当在旋转轴上形成的磁电式非接触检测环和环绕磁电式非接触检测环的周边布置的传感线圈之间的位置关系中出现位置失调时，该传感器的灵敏度特性降低。特别地，当在汽车电动转向装置中使用这种磁电式非接触扭矩传感器时，不希望出现这种位置失调，因为该电动转向装置在操作时会产生不舒适的感觉。

在制造电动转向装置的环境下，当附着传感线圈时，装配过程期间预期的位置失调大约是0.2mm，而当附着转向轴(旋转轴)时，预期的位置失调也大约是0.2mm。因此，允许将传感线圈和转向轴以彼此相对大约0.4mm的最大值未对准在适当的位置。依据使用该装置的环境，包括制造期间的位置失调，合并到汽车中的电动转向装置会出现大约1mm的最大位置失调，这是由于随时间的变化或者来自路面的过度转向造成的。因此，需要在汽车电动转向装置中使用的磁电式非接触扭矩传感器中提供结构电阻，以使得位置失调(包括在制造和随后的操作期间出现的失调)即使在最大时也小于1mm。

因此，需要开发一种磁电式非接触扭矩传感器，以及一种使用该传感器的电动转向装置，其中可以优化磁电式非接触检测环的形状和在旋转轴上形成的传感线圈之间的尺寸关系，以便提高该传感器的灵敏度特性，并且可以增加该装置装配期间的位置失调容差。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种提高传感器的灵敏度，并且可以增加装置装配期间的位置失调容差的磁电式非接触扭矩传感器以及使用该传感器的电动转向装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种磁电式非接触扭矩传感器，包括通过施加扭矩而旋转的旋转轴，以及环绕该旋转轴的磁电式非接触检测环，磁电式非接触检测环外侧设有与旋转轴同轴向的传感线圈，传感线圈与磁电式非接触检测环之间具有一段间隙，传感线圈的信号输出端与扭矩计算单元连接，其中，所述的磁电式非接触检测环的轴向宽度W1大于传感线圈的轴向宽度W2。