專利名稱：一種電動助力轉向系統轉向軸的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動助力轉向系統轉向軸，用于安裝扭矩轉角傳感器，進而實現扭矩轉角傳感器的精確定位和過載保護，屬于運輸工具領域。
背景技術：
電動助力轉向系統是近些年出現的一種新型動力轉向系統，主要由傳感器、控制裝置、減速機構和執行電機等組成。其中重要的一點就轉動軸上的傳感器所發出的信號必須真實地反映轉動軸上的扭矩和轉向角度。
通常在電動助力轉向系統轉向軸設計中，多數是設計一個傳感器變送機構，即在上轉向軸上設一個滑套，在滑套的外周面上設有環形凹槽，槽內裝有滾珠，當轉向軸轉動時，滑套可隨轉向軸軸向移動，電位計上定位軸的端部和所述環形外凹槽相接產生一個和扭矩成正比的轉角信號。另外，輸入軸與輸出軸之間的過載保護連接方式為花鍵配合，即輸入軸的配合端部有4個對稱的凹槽，輸出軸的配合端部同樣有4個相對應的凸槽。中國專利公開號CN2756527Y，公告日為2006年2月28日，發明名稱為汽車電動助力轉向軸總成，公開了一種類似的技術方案。
然而，上述定位計式扭矩傳感器只能檢測方向盤的扭矩信號，不能檢測方向盤的轉角信號。而且這種變送機構環形凹槽精度要求高，加工難度大，成本高。凹槽、滾珠和電位計上定位軸的端部存在間隙和摩擦，勢必增加傳感器響應時間，同時傳感器的死區也會加大。輸入軸與輸出軸的配合加工比較復雜，且配合面較小，容易產生扭桿上的力矩波動。

發明內容
本發明克服了現有技術中的不足，提供一種新的電動助力轉向系統轉向軸，用于安裝扭矩轉角傳感器，進而實現扭矩轉角傳感器的精確定位和過載保護。
本發明是通過以下技術方案來實現的。本發明主要包括輸入軸、輸出軸、扭桿。其連接方式為輸入軸上端與方向盤固定連接，下端通過扭桿與輸出軸相互連接，傳遞駕駛員作用在方向盤上的扭矩；輸出軸通過萬向傳動裝置及齒條式轉向裝置與要轉向的車輪連接；輸入軸與輸出軸配合處安裝扭矩轉角傳感器。輸入軸在與輸出軸配合的端部為168°的平面，且端部為中心對稱形狀。輸出軸的內孔與輸出軸的端部配合的是180°的平面，且內孔也為中心對稱形狀。這種配合方式使輸入軸與輸出軸在配合時有±6°的相對旋轉范圍。扭桿兩端分別與輸入軸與輸出軸內孔過盈配合。輸入軸與傳感器的扭矩轉子通過鍵配合，輸出軸與傳感器位置轉子通過鍵配合，同時輸出軸與傳感器的配合面為滾花配合。
通過調節輸出軸與傳感器位置轉子的配合位置實現對扭矩轉角傳感器安裝定位，確保在傳感器安裝過程中測量扭矩輸出信號為2.5V時扭桿沒有變形，降低了安裝誤差。同時輸入端與輸出端在配合時有±6°的旋轉范圍，從而使扭桿的變形范圍在機械部件上限制為±6°，而扭矩轉角復合傳感器測量扭桿的變形范圍為±8°。設計這種過載保護裝置可以防止扭桿變形超出傳感器的測量范圍，避免造成對傳感器的損壞。當扭矩輸出信號為2.5V時表明扭桿沒有形變，扭矩為零，此時輸入軸與輸出軸的配合面為對稱的6°。
本發明具有實質性特點和顯著進步。這種電動助力轉向系統轉向軸可以安裝扭矩轉角復合傳感器，能夠同時測量轉向軸的扭矩和轉角。輸入軸與輸出軸的這種配合方法結構簡單，便于加工，且在轉向過程確保輸入軸與輸出軸為面配合。減少由于機械配合產生的振動和沖擊，保證了助力轉向系統的平順性和穩定性。更有利于保證扭矩轉角復合傳感器的安裝定位精度，同時也實現了對扭矩轉角復合傳感器的過載保護。


圖1是扭矩轉角復合傳感器的結構示意圖；圖2是扭矩轉角復合傳感器安裝圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發明主要包括輸入軸10與輸出軸11、扭桿12。其連接方式為圖1中1、2是扭矩轉角復合傳感器的外殼，3是數據線輸出端，4、5是可以與外殼發生相對轉動的內圈。4稱為位置轉子，與輸出軸11連接，5稱為扭矩轉子，與輸入軸10連接。
圖2是本發明設計的扭矩轉角復合傳感器13的安裝裝置的裝配圖。輸入軸10上端與方向盤固定連接，下端通過扭桿12與輸出軸11相互連接，傳遞駕駛員作用在方向盤上的扭矩；輸出軸11通過萬向傳動裝置及齒條式轉向裝置與要轉向的車輪連接；輸入軸10與輸出軸11配合處安裝扭矩轉角傳感器13。輸入軸10在與輸出軸11配合的端部為6、7形成的168°平面，且端部為中心對稱形狀。輸出軸11的內孔與輸出軸10的端部配合的8、9是180°的兩個平面，且內孔也為中心對稱形狀。這種配合方式使輸入軸與輸出軸在配合時有±6°的相對旋轉范圍。扭桿12兩端分別與輸入軸10端部的內孔和輸出軸11內孔過盈配合。輸入軸10與扭矩轉角復合傳感器13的扭矩轉子5通過鍵14配合，輸出軸11與傳感器位置轉子4通過鍵15配合，同時輸出軸11與扭矩轉角復合傳感器13的配合面16為滾花配合。
權利要求
1.一種電動助力轉向系統轉向軸，其特征是，包括輸入軸(10)、輸出軸(11)、扭桿(12)，其連接方式為輸入軸(10)上端與方向盤固定連接，下端通過扭桿(12)與輸出軸(11)相互連接，傳遞駕駛員作用在方向盤上的扭矩；輸出軸(11)通過萬向傳動裝置及齒條式轉向裝置與要轉向的車輪連接；輸入軸(10)與輸出軸(11)配合處安裝扭矩轉角傳感器(13)。
2.根據權利要求1所述的一種電動助力轉向系統轉向軸裝置，其特征在于輸入軸(10)在與輸出軸(11)配合的端部平面(6)、端部平面(7)之間的角度為168°，且端部為中心對稱形狀，輸出軸(11)的內孔與輸出軸(10)的端部配合的是平面(8)、平面(9)，這種配合方式使輸入軸(10)與輸出軸(11)配合時有±6°的相對旋轉范圍。
3.根據權利要求1所述的一種電動助力轉向系統轉向軸裝置，其特征在于扭桿(12)兩端分別與輸入軸(10)與輸出軸(11)內孔過盈配合。
4.根據權利要求1所述的一種電動助力轉向系統轉向軸裝置，其特征在于輸入軸(10)與傳感器的扭矩轉子(5)通過鍵(14)配合，輸出軸(11)與傳感器位置轉子(4)通過鍵(15)配合，同時輸出軸(11)與傳感器(13)的配合面(16)為滾花配合。
全文摘要
一種電動助力轉向系統轉向軸，包括輸入軸10、輸出軸11、扭桿12。可實現扭矩轉角復合傳感器13設安裝定位及過載保護功能。扭矩轉角傳感器13的扭矩轉子5與輸入軸10通過鍵14配合，傳感器位置轉子4與輸出軸11通過鍵15配合，同時輸出軸11與傳感器13的配合面16為滾花配合。扭桿12兩端分別與輸入軸10與輸出軸11內孔過盈配合。輸入軸10在與輸出軸11配合的端部平面6、端部平面7之間的角度為168°，且端部為中心對稱形狀。輸出軸11在與輸出軸10配合的是平面8、平面9。
文檔編號B62D5/04GK101054094SQ20071004115
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月24日 優先權日2007年5月24日
發明者李欣, 陳杰, 趙學平 申請人:上海交大神舟汽車設計開發有限公司