[发明专利]汽车整体式电动助力转向管柱系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车电动助力转向装置，尤其涉及一种汽车整体式电动助力转向管柱系统。

背景技术

为了提高汽车驾驶的舒适性，在现有中高档汽车上与方向盘相连接的转向管柱上一般都设有电动助力转向系统。电动助力转向系统是采用控制模块，对两段式转向管柱上所设的扭矩传感器和感应汽车速度的传感器所发出的信号进行分析处理，从而进一步对加装在转向管柱上的伺服电机进行控制，使伺服电机实现正转或反转，以对转向管柱提供合适大小的辅助扭力，提高驾驶安全性和舒适性。要想使伺服电机能及时、准确地提供辅助扭力，其中最重要的一点就是转动轴位置传感器所发出的信号必须真实地反映转动轴的转动方向和转动角度。

中国专利200420110889.0中公开了一种电动助力转向管柱总成，在该转向管柱上设有一机械接触式扭矩传感装置，其设置在两段式的转向管柱的端部联接处，所述转向管柱的是由端部联接在一起的输入轴和输出轴构成，输入轴的上端部与方向盘固定连接。该扭矩传感装置的结构包括套接在输入轴上的滑套、设于滑套与输入轴之间的几个钢球、设于滑套外侧并与滑套相联接的扭矩传感器。所述钢球与输入轴端部外周面上所设的螺旋凹槽相配合，并且与设于滑套中的环状凹槽相配合，在输出轴的联接端固连有一圆筒状的套筒，该套筒的端部开有与所述钢球数目相一致的开口，输出轴与输入轴相联接时，钢球位于所述的开口内。当与方向盘直接固连的输入轴在方向盘的带动下发生转动时，由于输出轴与输入轴之间设有扭力杆，输入轴与输出轴之间具有一个相对的转动角度，而输出轴相对不动，这样，输入轴在周向转动时，螺旋凹槽会促使钢球轴向滑动，钢球轴向滑动时会进一步促使滑套进行轴向滑动，进而会使扭矩传感器上的力臂发生转动，使扭矩传感器输出信号，促使助动电机通过控制模块适时而动，为汽车的转向提供助力。

这种扭矩传感器具有一定的缺陷，首先，结构复杂，输出轴上的螺旋凹槽及滑套上的环状凹槽加工精度要求高。其次，由于钢球是在相应的凹槽中进行滑动，当本扭矩感应装置工作时间过久后钢球与凹槽之间会出现磨损的现象，这样输入轴与输出轴之间偏转相同的角度时，扭矩传感器所感应信号的强弱不一致，这会影响到伺服电机提供辅助力的准确性，需要重新设定信号处理模块或更换相应的部件。

另外，这种电动助力转向装置中的控制单元(ECU)即控制模块是分体式的，其安装在驾驶室内，必然占用驾驶室内较多的空间，而控制单元与扭矩传感器之间以及控制单元与伺服电机之间需要通过较长的线路进行连接。过长的连接线路势必造成扭矩传感器信号经受更多、更强烈的干扰。这会造成控制模块对伺服电机的驱动信号产生相对较大的衰减，使得伺服电机功率降低。伺服电机的连接线越长，其电阻越大，热损耗也就越大，同时相对降低了伺服电机的功率。

发明内容

为克服现有用于汽车上的助力转向装置所具有的上述缺陷，本发明需要解决的一个技术问题是：提供一种新型结构的汽车整体式电动助力转向管柱系统，其结构简单、紧凑、不会占用驾驶室内的空间、成本低，工作过程中所产生的信号受外界干扰小，伺服电机能够为管柱提供较准确的助力。

本发明需要解决的另一个技术问题：提供一种汽车整体式电动助力转向管柱系统，其相关的部件不易磨损，使用寿命长，能够较准确地感应管柱的转向。

为解决所述技术问题，本发明的技术方案：一种汽车整体式电动助力转向管柱系统，包括转向管柱、扭矩传感器、扭矩传感器线路板单片机、伺服电机、控制模块，所述转向管柱包括端部联接在一起的输出轴和输入轴，输出轴与输入轴的轴向上设有连接两者的扭力杆，其特征在于，所述扭矩传感器线路板单片机、控制模块设置在转向管柱上，所述扭矩传感器为磁感应非接触式扭矩传感器。上述扭矩传感器线路板单片机、控制模块直接装配在转向管柱上的相应位置处并连接在一起，整体结构紧凑，单片机及控制模块之间的连接导线较短，从扭矩传感器中产生出的信号不会受到较大的干扰，便于单片机对扭矩传感器上产生的信号进行准确的处理。另外，可对转向管柱产生助力的伺服电机一般也是直接安装在转向管柱上，控制模块与伺服电机之间的导线连接也较短，控制模块上所产生的控制信号传输到伺服电机上的过程中衰减小，伺服电的功率能够得到保证。所述磁感应非接触式扭矩传感器一般为至少两个感应线圈，该感应线圈间隙套接在由可导磁的磁敏材料制成的金属元器上。该金属元器件可响应转向管柱的偏转，或者该金属元器件直接为转向管柱，转向管柱发生偏转后可使线圈内的磁通发生改变，从而产生一个感应电动势，该感应电动势以电流的形式被传递到单片机上进行处理。