專利名稱：檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及扭矩傳感器，特別是涉及一種檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器。
背景技術(shù)：
目前用于汽車工業(yè)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般包括方向盤(pán)、扭矩傳感器、電控單元 及助力電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要將方向盤(pán)的扭矩大小轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送給電控單 元，電控單元產(chǎn)生合適的電流，驅(qū)動(dòng)助力電機(jī)產(chǎn)生合適的助力，完成助力轉(zhuǎn)向。電動(dòng)助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)是一種具有設(shè)置在汽車轉(zhuǎn)向系上的電動(dòng)機(jī)，以便通過(guò)使用電控單元控制給電動(dòng)機(jī)提 供的動(dòng)力，從而減輕駕駛員操縱工作的系統(tǒng)。 在傳統(tǒng)的一般電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，都要用到扭矩傳感器。扭矩傳感器是一種將 方向盤(pán)上的扭矩轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的單元。通常的扭矩傳感器使用電位器，采用機(jī)械接觸的方 式來(lái)觸動(dòng)電位器電位發(fā)生變化。具體來(lái)講，當(dāng)方向盤(pán)上有扭矩時(shí)，連接方向盤(pán)的扭桿產(chǎn)生相 對(duì)扭轉(zhuǎn)，扭桿相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)扭桿下方連接的圓環(huán)上下移動(dòng)，上下移動(dòng)的圓環(huán)再帶動(dòng)電位 器旋轉(zhuǎn)。在電位器上加上恒定的電壓，就產(chǎn)生了一個(gè)隨扭矩變化而變化的電壓。但是，傳 統(tǒng)的扭矩傳感器由于電位器、圓環(huán)與固定壁面不斷摩擦，經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)電位器、圓環(huán)都會(huì)產(chǎn)生磨 損，大大降低了傳感器的使用壽命。而且，由于摩擦阻力的作用，方向盤(pán)使用時(shí)的手感比較 差，同時(shí)傳感器對(duì)方向盤(pán)的扭轉(zhuǎn)感應(yīng)精度也比較低。進(jìn)一步的傳統(tǒng)中使用的電位式扭矩傳 感器，其從扭矩到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變過(guò)程里中間環(huán)節(jié)很多，零件數(shù)量很多，成本很高。
在傳統(tǒng)的高擋電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，采用光學(xué)式扭矩傳感器。所述光學(xué)式扭矩傳 感器通過(guò)光柵的相對(duì)位移來(lái)測(cè)量扭桿扭轉(zhuǎn)的角度，再將光線的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放 大和調(diào)理電路，輸出相對(duì)應(yīng)的扭矩信號(hào)。光學(xué)式扭矩傳感器是非接觸式的，沒(méi)有磨損的問(wèn) 題，壽命長(zhǎng)，精度高；但其制作的成本很高，而且光柵的精度要求高，制作工藝也相應(yīng)的比較 復(fù)雜。在一般的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，很少采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，用 于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向扭矩傳感器，該傳感器通過(guò)單端檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào)，測(cè)出扭力 桿形變。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維修方便，測(cè)量精確，可應(yīng)用于所有的扭矩信號(hào)測(cè)量。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是主要由霍爾傳感器、磁環(huán)、外套，以及 與輸入軸、輸出軸連為一體的扭力桿組成。其中一組霍爾傳感器通過(guò)電路板安裝在外套上 部的內(nèi)壁上，該電路板上還裝有無(wú)線發(fā)射裝置；所述磁環(huán)裝在輸入軸上，由止推螺母定位， 該磁環(huán)位于外套上部的內(nèi)腔中，且與霍爾傳感器留有間隙；外套下部與輸出軸通過(guò)螺紋固 定連接。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)
其一.通過(guò)單端檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào)，測(cè)出扭力桿形變。 其二 .使得電子控制單元能夠根據(jù)這個(gè)傳感器的信號(hào)和其它輸入信號(hào)控制轉(zhuǎn)向
3助力的大小，使汽車轉(zhuǎn)向更加靈活和平穩(wěn)。 其三.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維修方便，用霍爾元件通過(guò)非接觸方式測(cè)量扭矩，具
有使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合于汽車扭矩的測(cè)量與轉(zhuǎn)向角度檢測(cè)，可應(yīng) 用于所有的扭矩信號(hào)測(cè)量。 總之，本發(fā)明通過(guò)單端檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào)測(cè)出扭力桿形變，是一種高精度扭矩傳感器，
并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖1中扭桿6的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的工作原理方框圖。
圖5為輸入軸與輸出軸端部示意圖。 圖中1.電路板；2.霍爾傳感器；3.止推螺母；4.磁環(huán)；5.外套；6.扭力桿；7.輸 入軸；8.輸出軸；9.定位銷；10.定位銷孔；11.螺紋。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 本發(fā)明提供的檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，該扭矩傳感器主要由霍爾傳感 器2，磁環(huán)4，外套5，以及與輸入軸7、輸出軸8連為一體的扭力桿6組成。其中如圖l至 圖3所示， 一組霍爾傳感器2通過(guò)電路板1安裝在外套5上部的內(nèi)壁上，該電路板還裝有無(wú) 線發(fā)射裝置。磁環(huán)4裝在輸入軸7上，由止推螺母3定位，該止推螺母與輸入軸7由螺紋連 接，該磁環(huán)位于外套5上部的內(nèi)腔中，且與霍爾傳感器留有間隙。外套5下部與輸出軸8通 過(guò)螺紋連接后，再通過(guò)定位銷9共同使之固定。
所述的磁環(huán)4，其與霍爾傳感器距離為1. 5 2. 5mm。 在外套5下部與輸出軸8的連接處，由外套5下部與輸出軸8螺紋連接部位和定 位銷9使之固定。定位銷9與定位銷孔10緊配合；輸入軸7、輸出軸8均為汽車配件，其外 端部均有螺紋11(圖5)。 所述扭力桿6，其上、下端分別與輸入軸7、輸出軸8，各由一個(gè)定位銷9使之固定連接。 本發(fā)明的工作過(guò)程是當(dāng)輸入軸7轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)通過(guò)扭力桿6帶動(dòng)輸出軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，由 于扭力桿6的剛性較小，在力矩的作用下會(huì)產(chǎn)生微小形變，而外套5與輸出軸8固定連接， 輸出軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)帶動(dòng)外套5轉(zhuǎn)動(dòng)，于是霍爾傳感器2也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。由于扭力桿6的轉(zhuǎn) 動(dòng)使得輸入軸7與輸出軸8之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，表現(xiàn)在霍爾傳感器2與磁環(huán)4之間的相對(duì) 轉(zhuǎn)動(dòng)。從而霍爾傳感器2接受的磁場(chǎng)發(fā)生改變，而引起電壓信號(hào)隨之發(fā)生改變。
然后，見(jiàn)圖4，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置，將上述變化的電壓信號(hào)發(fā)射出來(lái)，無(wú)線接收 裝置安裝在外面的CPU上，進(jìn)行信號(hào)的處理，得出扭力桿6單端形變的扭矩大小，從而使得 電子控制單元根據(jù)這個(gè)扭矩大小的信號(hào)和其它輸入信號(hào)控制轉(zhuǎn)向助力的大小，使汽車轉(zhuǎn)向 更加靈活和平穩(wěn)。所述電子控制單元為現(xiàn)有技術(shù)，其安裝在汽車駕駛室的控制盤(pán)上。
權(quán)利要求
一種檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，其特征是該扭矩傳感器主要由霍爾傳感器(2)、磁環(huán)(4)、外套(5)，以及與輸入軸(7)、輸出軸(8)連為一體的扭力桿(6)組成，其中一組霍爾傳感器通過(guò)電路板(1)安裝在外套上部的內(nèi)壁上，該電路板上還裝有無(wú)線發(fā)射裝置；所述磁環(huán)裝在輸入軸(7)上，由止推螺母(3)定位，該磁環(huán)位于外套(5)上部的內(nèi)腔中，且與霍爾傳感器留有間隙；外套(5)下部與輸出軸(8)通過(guò)螺紋固定連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，其特征是所述的磁環(huán) (4)，其與霍爾傳感器距離為1. 5 2. 5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，其特征是所述的扭力桿 (6)，其上、下端分別與輸入軸(7)、輸出軸(8)，各由一個(gè)定位銷(9)使之固定連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，其特征是在外套(5)下 部與輸出軸(8)的連接處，由外套(5)下部與輸出軸(8)螺紋連接后再通過(guò)定位銷(9)共 同使之固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)扭力桿單端形變的扭矩傳感器，該扭矩傳感器主要由霍爾傳感器(2)、磁環(huán)(4)、外套(5)、以及與輸入軸(7)、輸出軸(8)連為一體的扭力桿(6)組成，其中一組霍爾傳感器通過(guò)電路板(1)安裝在外套上部的內(nèi)壁上，該電路板上還裝有無(wú)線發(fā)射裝置；所述磁環(huán)裝在輸入軸(7)上，由止推螺母(3)定位，止推螺母(3)與輸入軸(7)由螺紋連接，該磁環(huán)位于外套(5)上部的內(nèi)腔中，且與霍爾傳感器留有間隙；外套(5)下部與輸出軸(8)通過(guò)螺紋固定連接。本發(fā)明通過(guò)單端檢測(cè)轉(zhuǎn)角信號(hào)測(cè)出扭力桿形變，是一種高精度扭矩傳感器，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L3/10GK101750175SQ20101002890
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2010年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者楊勝兵, 王俊, 過(guò)學(xué)迅 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)