[发明专利]用于转向系统的非接触式扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于转向系统的非接触式扭矩传感器，更具体来说，涉及用于这样的转向系统的非接触式扭矩传感器：当输入轴由于方向盘的操作而旋转时，该转向系统能够使输出轴以与输入轴相同的方式旋转以便提高转向力。

背景技术

一般来说，在车辆的行驶或者停车过程中，与路面接触的车轮随着方向盘的旋转而旋转。也就是说，当方向盘向左或者向右旋转时，车轮向同一方向旋转。

然而，由于车轮与路面接触，可能会出现这样的问题：由于在车轮和路面之间产生摩擦，所以方向盘和车轮之间的旋转量变得彼此不同。

为了解决这个问题，提供了一种扭矩传感器来对方向盘和车轮之间的旋转角度的偏差进行测量和补偿。

确切地说，扭矩传感器是这样一种装置：其对方向盘和车轮之间的旋转角度的偏差进行测量，并且允许其他的驱动装置使车轮旋转与所测量出的偏差一样多的量，以便使车辆沿着所设想的方向安全、准确地转向从而提高转向便利性。

通常将扭矩传感器分类成接触式和非接触式。然而，由于接触式扭矩传感器具有产生噪音以及耐久性较差的问题，所以目前优选的是非接触式扭矩传感器。

可以将非接触式扭矩传感器分类成磁阻力检测型、磁变形检测型、电容检测型和光学检测型。

设置在电动转向系统中的常规的磁阻力检测型扭矩传感器具有输入轴和输出轴，该输入轴的上端与由驾驶者操作的方向盘连接，该输出轴的上端通过扭梁与输入轴的下端连接。输出轴的下端与车轮连接。

输入轴的包括扭梁的下端和输出轴的上端被外壳覆盖，上述扭矩传感器和驱动装置也设置在该外壳中。

在这种情况下，输入轴具有永久磁体，在该永久磁体中，极性以规则的间隔变化。

此外，输出轴设置有具有齿轮结构的检测环，该检测环与永久磁体的极性数目对应，并且该检测环由铁磁性物质制成，铁磁性物质能够产生由设置在输入轴上的永久磁体导致的磁感应。

上述传感器设置有待与检测环组合以检测磁性的结构。

因此，当驾驶者操作方向盘时，旋转力传递到输入轴。由于输入轴旋转，所以扭梁旋转。

由于扭梁与输出轴连接，所以旋转量还传递到输出轴。从而，车轮沿着操作方向盘的方向旋转。

在这种情况下，设置在输入轴上的永久磁体和设置在输出轴上的具有齿轮结构的检测环之间的相对扭转导致该永久磁体和该检测环彼此相对的面积的变化。

因此，检测环中的磁通量发生变化，并且磁通量的变化可以通过传感器检测，从而可以对输出轴相对于输入轴的扭转角度进行检测。

然而，由于上述常规的扭矩传感器具有检测环绕着传感器连续不断地旋转的结构，所以在由永久磁体产生的磁力中存在很大的波动，并且应当另外安装固定式检测环以避免旋转的检测环和磁体检测装置之间的干涉。

此外，如果另外安装了固定式检测环，则由永久磁体产生的磁通量第一次通过旋转的检测环发生磁感应，然后第二次通过固定式检测环发生磁感应。

因此，磁通量由于经历两次磁感应而减小或失真，从而无法准确地检测输出轴和输入轴之间的扭转。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种用于转向系统的非接触式扭矩传感器，其中，可以不通过磁感应的两个步骤而通过磁感应的仅仅一个步骤来检测输出轴的扭转角度。

技术方案

本发明的前述目的和/或其他目的可以通过提供一种用于转向系统的非接触式扭矩传感器来实现，该用于转向系统的非接触式扭矩传感器安装在与方向盘连接的输入轴和与车轮连接的输出轴之间以对由于所述方向盘的旋转操作而产生的扭转进行检测，所述用于转向系统的非接触式扭矩传感器包括：磁力产生部分，其与所述输入轴连接并且在其外周面上具有交替布置的多个N极磁体和多个S极磁体；磁屏蔽部分，其具有中空圆筒体的形状，与所述输出轴连接，并且具有设置在所述N极磁体和所述S极磁体所在的区域内的多个孔；磁检测部分，其设置为与所述磁屏蔽部分的外表面间隔开并且对穿过所述多个孔的磁力进行检测；以及磁检测传感器部分，其设置在所述磁检测部分的外表面上以对所述磁力产生部分和所述磁屏蔽部分之间的相对扭转的变化进行检测。

根据本发明的一个方面，所述磁力产生部分包括连接部和磁体安装部，所述连接部固定在所述输入轴的下端部上，所述磁体安装部设置在所述连接部的下侧并具有圆筒形状，并且所述多个N极磁体和所述多个S极磁体安装在所述磁体安装部的外表面上。