[实用新型]一种复合了方向盘扭矩和转角检测功能的集成传感器结构

说明书

本实用新型涉及一种复合了方向盘扭矩和转角检测功能的集成传感器结构，包括扭矩检测单元和转角检测单元，扭矩检测单元包括轴向充磁的多极磁环(10)，磁通汇聚环(101,102)，环形支架(20)，磁通集束器(103,104)和磁敏元件(30)，转角检测单元包括主动齿轮(40)，2个齿数不同的从动齿轮组件(51,52)和磁敏元件(61,62)。本方案可以抑制集成传感器中2个磁路间的互扰，提高检测精度，优化传感器的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种复合了方向盘扭矩和转角检测功能的集成传感器结构，属于传感器技术领域。

背景技术

机动车的电动助力转向系统，通常需要1个扭矩传感器、1个转角传感器，分别用于方向盘扭矩和方向盘转角位置的适时检测。

将2个传感器的扭矩和转角检测功能复合，集成于1个传感器，可以减少零部件数量，减少系统空间的占用，降低系统成本，使系统的空间布置更为灵活，进一步提高系统的可靠性。

电动助力转向系统的集成传感器有接触式和非接触式2种类型。

BI technologies公司的SX-4300A是接触式扭矩转角集成传感器的典型产品，接触式传感器的主要缺陷在于其接触式的触点，有接触噪声和磨损的问题，影响产品使用的稳定性、可靠性及使用寿命。

初步检索后，CN 104870958 B公开了一种非接触式扭矩转角集成传感器，其扭矩和转角的信号检测都是采用磁敏传感器原理，其带有永磁体的旋转传输元件在轴向方向上设置在边界元件之间。其旋转传输元件是转角检测单元的从动齿轮，其边界元件是扭矩检测单元的磁通汇聚环，由于从动齿轮的磁环与磁通汇聚环的径向间隙趋近于零，转角单元的磁路会对扭矩磁路产生比较显著的干扰，影响扭矩传感器的角分辨率。

磁敏传感器原理，是扭矩传感器原理和转角传感器的首选类型。但是，将2种检测功能集成为一体的传感器结构，必定存在扭矩磁路和转角磁路间的交互干扰。所以，有效抑制转角单元的磁路对扭矩磁路的干扰的新方案，是非接触式扭矩转角集成传感器的迫切需要。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种复合了方向盘扭矩和转角检测功能的集成传感器结构，该技术方案通过改进集成传感器的空间构造，优化的结构设计，增大扭矩磁路和转角磁路的径向间隙，抑制2个传感器磁路间的交互干扰，使得集成传感器的扭矩信号具有更小的检测误差，更高的检测精度，显著提高了传感器的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种复合了方向盘扭矩和转角检测功能的集成传感器结构，包括扭矩检测单元和转角检测单元，所述扭矩检测单元包括轴向充磁的多极磁环，磁通汇聚环，环形支架，磁通集束器和磁敏元件，所述转角检测单元包括主动齿轮，2个齿数不同的从动齿轮组件和磁敏元件，转角检测单元的主动齿轮的轴向位置设置在磁通汇聚环的下方，扭矩检测单元的磁通汇聚环之间，没有主/从齿轮的啮合交集。

当前，机动车的电动助力转向系统，普遍采用了2个单一检测功能的传感器，分别用于方向盘扭矩和方向盘转角的检测。扭矩传感器用于感知驾驶员施加于方向盘的扭矩信息，用于助力电机的控制，与扭矩对应的扭矩角范围通常为±5°左右；转角传感器用于感知方向盘的实时位置，用于方向盘的自动回正控制，转角传感器通常要求识别方向盘正反转5圈(±1800°)以上的实时位置。

鉴于磁敏技术具有结构简单、低成本、适用恶劣环境的诸多优势，单一检测功能的传感器都采用了磁敏传感原理。集成传感器将2种检测功能的磁敏传感器集合于1个狭小的空间内，转角传感器的磁场会对需要高分辨率的扭矩磁路发生干扰。所以，抑制转角传感器的磁场干扰是保证集成传感器品质的关键。