[实用新型]非接触扭矩传感器及电动助力转向系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及车辆助力转向系统，具体涉及一种用于车辆助力转向的非接触 扭矩传感器以及使用该传感器的电动助力转向系统。

背景技术

汽车转向系统是汽车的重要组成系统之一，转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。电动助力转向系统因其节能环保、结构简单、助力特性易于控制等优点成为当前汽车转向系统的主流趋势。

电动助力转向系统主要由 扭矩传感器、车速传感器、助力电机及减速器、控制单元等组成。一般通过 扭矩传感器感应转向操作时方向盘施加到转向轴上的扭矩信号，并转换成电信号传送给控制单元，驱动助力电机产生适当的助力，帮助驾驶员完成转向操作。

扭矩传感器是电动助力转向的关键装置，主要有接触式和非接触式两种。接触式用得较多的是电位计式扭矩传感器，方向盘上有扭矩时，与之连接的扭杆相对转动，扭杆下方连接的圆环上下移动，圆环带动电位器旋转，通过检测电位器的电压变化进而得到扭矩的大小。由于电位器、圆环与固定壁面不断摩擦，易产生磨损，大大降低了传感器的检测精度和使用寿命。

非接触式较为典型的有电磁感应式，输入轴和输出轴由扭杆连接，扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变，使得花键上的磁感强度改变，磁感强度的变化，通过线圈转化为电压信号。然而磁电式的测量容易受磁场及温度的影响，且轴上 的花键及键槽的加工及精度要求使得工艺较为复杂。

在高档车中采用的非接触式光电扭矩传感是通过光栅的相对位移来测量扭杆扭转的角度，再将光线的变化转化为扭矩信号，虽然光电式检测无磨损的问题且精度高，但由于对光栅的精度要求十分严格，因此工艺复杂，成本很高。

发明内容

本适用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺点，提供一种结构简单、制造成本较低，且灵敏度高、可靠性好的非接触 扭矩传感器，以及使用该传感器的电动助力转向系统。

为实现上述目的，本实用新型的非接触扭矩传感器采用如下的技术方案：

一种非接触 扭矩传感器，包括外壳、输入轴、输出轴和扭杆，还包括固定在所述外壳内壁的第一耦合线圈，及固定在所述扭杆上的第二耦合线圈，扭杆穿过所述两个耦合线圈，第一耦合线圈依靠连接的外部电源供电，第二耦合线圈连接扭矩检测单元，第二耦合线圈通过与第一耦合线圈的耦合获得电源能量，并与之进行无线信号传输。扭矩检测单元采集到扭杆的扭矩变化并进行处理，将扭矩信号通过第二耦合线圈无线传输给第一耦合线圈，输出至与第一耦合线圈连接的电动助力转向控制单元，控制助力电机提供转向助力。

所述第二耦合线圈通过一个固定支架固定在扭杆上，第二耦合线圈随扭杆转动而转动，固定支架可以为一个套筒，扭杆穿过套筒，套筒靠近输入轴的一端与扭杆连接固定，第二耦合线圈与套筒另一端固定，扭杆直径较套筒及第二耦合线圈的内径小。

所述第一和第二耦合线圈可为具有特定铜箔布线的PCB板，即PCB板上的印制铜箔可以作为无线发射及接收天线。

所述扭矩检测单元可以包括霍尔传感器。

所述扭矩检测单元可以包括电阻应变片。

一种电动助力转向系统，包括上述的任一非接触扭矩传感器。

相比接触式扭矩传感器，本实用新型的非接触式扭矩传感器通过采用无线能量与信号传输的方式实现了对扭矩信号的检测和传递，所借助的检测部件没有直接的接触与摩擦，所以无机械磨损，不会因为频繁使用而造成磨损，具有更好的耐用性。

本实用新型不但保证较高的测量精度，且结构简单，制造成本低，

附图说明

图1为本实用新型的扭矩传感器结构原理框图；

图2为本实用新型的电动助力转向系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-2，1是输出轴，2是扭矩检测单元，3是圆盘，4是第二耦合线圈，5是外壳，6是第一耦合线圈，7是套筒，8是扭杆，9是轴承，10是输入轴。