[实用新型]一种基于同轴式无触点传感器的新型扭矩限位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车，具体为一种作用于汽车电动助力转向器(EPS)的基于同轴式无触点传感器的新型扭矩限位装置。

背景技术

EPS是一种机电一体化的新一代汽车智能转向助力系统，使汽车在各种工况下都能得到满意的转向助力和良好的操纵性能，其基本工作原理是：扭矩传感器把转向盘的转向力矩信号送入ECU，同时车速传感器传递的车速信号及发动机信号也送入ECU。ECU根据转向盘力矩信号确定提供助力的时机。当需要提供助力时，ECU根据转向力矩大小和车速快慢，依据转向助力特性表，计算出提供助力所需的助力力矩值，控制助力电机，实现助力转向，协助驾驶员完成转向操作。

一般来说，传统的此扭矩限位结构为四槽式结构，输入轴和输出轴通过四槽式扭矩限位结构将驾驶员施加在方向盘上的转向扭矩进行传递，输入轴与隔磁窗配合的八处凸键与下部四槽式扭矩限位结构在工艺上为两次模塅成型，形位公差偏差大，整体装配后固定在输出轴上的隔磁窗窗口与输入轴凸键的相对扭转角度在理论设计范围值内的一致性差，降低了扭矩传感器采集扭转信号的精确性；同时，输入轴八处凸键与下部四槽式扭矩限位结构交接处会出现凹坑现象，毛刺翻边会影响隔磁窗装配，且加工处理凹坑会出现透磁现象，造成磁感强度发生变化，影响扭矩传感器采集扭矩信号的效果。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于同轴式无触点传感器的新型扭矩限位装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于同轴式无触点传感器的新型扭矩限位装置，主要由输入轴、输出轴、扭力杆、隔磁窗、线圈、线圈盒组合等零部件相配合实现扭矩信号的采集和转换。主要包括输入轴、止动销、线圈、线圈盒组合、传感器电路板、隔磁窗、输出轴、扭力杆和上壳体，其中上壳体为最外层保护外壳，输入轴为动力输入部分，输入轴下部连接输出轴；输入轴与输出轴之间有一限位结构。另外输入轴上部通过一止动销与扭力杆连接，输入轴八处凸键与隔磁窗配合，隔磁窗外有一线圈，通过线圈盒组合连接传感器电路板，传感器电路板内镶在上壳体上。

将传统的输入轴和输出轴之间的四槽式扭矩限位结构改为八槽式扭矩限位结构。输入轴与隔磁窗配合的八处凸键与下部八槽式扭矩限位结构在工艺上为一次模塅成型，既降低了工艺难度同时又大大提高了两者的形位精度，整体装配后固定在输出轴上的隔磁窗窗口与输入轴凸键的相对扭转角度在3.3°±0.7°范围内的一致性大大提高，增强了扭矩传感器采集扭转信号的精确性。

在所述八槽式结构中，八槽轮廓结构可以是矩形也可以是梯形，可以是三角形也可以是齿轮渐开线形状以及类似的衍生结构。

输入轴八处凸键与下部八槽式扭矩限位结构交接处不会出现凹坑现象，不需再次机加处理，同时避免了透磁现象，提高了输入轴左右扭转时扭矩传感器采集信号的对称性。

本实用新型的工作原理为：扭矩传感器测量驾驶员施加在方向盘上的转矩大小，需要扭力杆与扭矩传感器协同工作。驾驶员转向时，对方向盘施加一定的扭矩，此扭矩通过与方向盘连接的输入轴传递给扭力杆，从而使扭力杆发生扭转变形并得到一个大小与方向盘扭矩成比例的扭转角(角度范围根据扭杆材料不同变化，一般最大为6～8°，对应最大转矩不超过7～10Nm)，扭矩传感器把这个扭转角转化为电压信号作为扭矩传感器的输出。

出于保护助力电机的考虑，当扭力杆扭曲变形产生的扭矩小于某设定值时，电机不助力。而当扭力杆扭曲变形的扭矩大于某设定值时，此时对应的电机助力转矩为一恒定值。介于两者之间为一直线型助力特性关系。

考虑以上原因，有效的工作电压区间为1V～4V。同时考虑驾驶员方向盘对中直行行驶时无需助力提供，左右对称转向需提供相应助力。

其具体参数为：扭力杆1N·m的扭转变形，电压变化值记录为a V，

扭力杆特性曲线遵循：Φ＝K*T*(1±5％)，

扭矩传感器故障诊断要求扭力杆扭矩为6N·m时电压值为3.5V。

由此：电气设计思路与扭力杆特性的对应关系如下：