[发明专利]外置式非接触式扭矩传感器、组装系统及组装方法

说明书

本发明涉及外置式非接触式扭矩传感器、组装系统，其用于安装于电动助力转向系统壳体的外部；其包括扭矩转换角位移部件、磁力产生部件及磁力感应元件；磁力感应元件与磁力产生部件的充磁平面平行且两者之间轴向设置有气隙；本装置组装时，首先，将扭矩转换角位移部件的轴承插入转向管柱中的滑环的圆环槽内；然后，转动扭矩转换角位移部件至机械零点位置，并拧紧螺栓将传感器固定安装于电动助力转向系统壳体的外部，完成传感器的安装和机械对中；其次，启动编程操作实现传感器的线性化输入输出特性和电子零点标定。本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

技术领域

本发明涉及外置式非接触式扭矩传感器、组装系统及组装方法，具体地说，是一种电动助力转向系统用的用于测量扭矩的外置式非接触式位置传感器。

背景技术

汽车转向系统的性能对于确保车辆的安全驾驶、操纵稳定性和改善驾驶的舒适性等方面起到了重要的作用。在汽车的助力转向系统中，需要应用扭矩传感器测量转向系统中转向轴杆的转矩，助力转向控制器根据扭矩传感器的转矩输出信号确定转向助力的大小，控制器的输出信号控制执行机构实现助力转向的功能。对于电动助力转向系统而言，助力转向控制器根据转向轴杆的转矩的大小，控制助力电动机按控制器输出信号实现助力转向的功能，而扭矩的大小则由扭矩传感器进行测量。

通常按扭矩测量的传感器结构分类，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。对电动助力转向系统用的非接触式扭矩传感器而言，目前我们还没有见到有外置式非接触式扭矩传感器产品的报导。

在现有技术中，由中国专利CN101002078A所知说明了一种现有技术的非接触式扭矩传感器，其具有第一磁性转子结构，其由包含多个径向指向的沿相同外圆周均匀分布的磁体构成的外圆周充磁的多极磁环；第二定子结构，其包含两个环型磁轭，它们含有多个轴向指向的齿，两个环型磁轭的齿数相同，它们沿相同圆周均匀交错分布。

这种结构导致了两个环型磁轭的多个齿均匀的分布在多极磁环的外圆周，这导致了两个环型磁轭的齿面与磁轭环型平面呈90度设置。这种技术方案需要一种价格昂贵的导磁材料，增加了传感器机械结构的复杂度，导致了传感器成本的增加。这种内置式的非接触式扭矩传感器不方便拆装和更换。另外，这种内置式的非接触式传感器安装时，机械对中和电子对中操作复杂度高。

发明内容

针对上述现有非接触式扭矩传感器机械结构复杂、成本高、不方便拆装以及机械对中与电子对中不协调的问题，本发明提出了一种新的外置式非接触式扭矩传感器，以下可简称扭矩传感器或传感器。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明安装于电动助力转向系统壳体的外部；其包括扭矩转换角位移部件利用由转向管柱内设置的扭杆和滑块装置将转向轴的扭矩_T转化为转向轴轴向的位移量，扭矩转换角位移部件将转向轴轴向的位移量转化为轴向垂直于转向管柱轴向的角位移量α；其中，滑环键连接在转向轴上；

进一步，角位移量α与转向轴的扭矩_T呈反正弦函数关系，即：

α＝karcsinT

其中_k为增益系数；

磁力产生部件是一个轴向端面充磁的磁体；磁力产生部件同轴设置于扭矩转换角位移部件的外端面；由根据所测扭矩的大小，扭矩转换角位移部件带动磁力产生部件与扭矩转换角位移部件同轴转动，即根据转向轴的扭矩_T的大小，磁力产生部件转动相应的角度α；

磁力感应元件是一个磁性感应元件；磁性感应元件根据磁力产生部件的转动角度产生对应的扭矩测量输出信号。