轉矩轉位傳感器的制造方法
【專利摘要】根據本發明的實施方式的一種轉矩轉位傳感器，包括：轉子，該轉子隨第一軸轉動，該第一軸為輸入軸和輸出軸中的一者，轉子在其外周表面上具有第一磁體；定子，該定子設置在第一磁體的外側上并且隨第二軸轉動，該第二軸為輸入軸和輸出軸中的另一者；屏蔽件，該屏蔽件設置在定子的下側上并且隨第二軸轉動；以及第二磁體，該第二磁體與屏蔽件的下側相結合并且隨第二軸轉動。轉矩轉位傳感器屏蔽磁場干擾并且提高了操作可靠性。
【專利說明】轉矩轉位傳感器
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年9月27日提交的韓國專利申請No. 2013-0115019的優先權和 權益，該申請的全部內容通過參引并入本文。
【背景技術】
[0003] 1.發明領域
[0004] 本發明涉及轉矩轉位傳感器（torqueindexsensor)。更具體地，本發明涉及通過 對轉矩傳感器與轉位傳感器（indexsensor)之間的磁場干擾進行屏蔽而具有改進的操作 可靠性的轉矩轉位傳感器。
[0005] 2.相關技術的討論
[0006] 通常，電動動力轉向（EPS)系統是用于確保車輛的轉向穩定性的裝置，該系統通 過使用馬達提供沿著由駕駛員進行轉向的方向的轉矩而有助于駕駛員轉向并且使操縱容 易。
[0007] 與常規的液壓動力轉向（HPS)系統不同，這種EPS系統可以根據行駛狀態控制馬 達操作以提高轉向性能和轉向舒適度。
[0008] 為了使EPS系統提供合適的轉矩，可以對施加至轉向軸的轉矩、轉向角以及轉向 角速度進行測量。
[0009] 通常的轉向結構包括與方向盤相結合的輸入軸、與小齒輪--該小齒輪與方向盤 側的齒桿嚙合--相結合的輸出軸、以及將輸入軸連接至輸出軸的扭力桿。
[0010] 當方向盤轉動時，轉動力被傳遞至輸出軸，并且車輪的方向通過小齒輪和齒桿的 作用而改變。此時，當施加大的阻力時，輸入軸更大程度地轉動以使扭力桿扭轉。在此，磁 性轉矩傳感器測量扭力桿的扭轉度。
[0011] 另外，轉位傳感器通過檢測隨輸出軸轉動的磁體的轉動而測量轉動角速度或角加 速度。通常，上文描述的轉矩傳感器和轉位傳感器可以被結合并且被一體地構造。其被稱 為轉矩轉位傳感器。
[0012] 這種轉矩轉位傳感器是簡單的并且是經濟節約的。然而，由于兩種類型的磁性檢 測裝置設置成接近彼此，因而會發生磁場干擾。
[0013] 同樣地，如果在轉矩傳感器與轉位傳感器之間發生磁場干擾，則由傳感器測得的 值會發生錯誤，并且因此使整體的操作可靠性劣化。
【發明內容】
[0014] 本發明涉及能夠通過對在轉矩傳感器與轉位傳感器之間產生的磁場干擾進行屏 蔽來提高操作可靠性的轉矩轉位傳感器。
[0015] 根據本發明的一個方面，提供了轉矩轉位傳感器，包括：轉子，該轉子隨第一軸轉 動，該第一軸為輸入軸和輸出軸中的一者，轉子在其外周表面上具有第一磁體；定子，該定 子設置在第一磁體的外側上并且隨第二軸轉動，該第二軸為輸入軸和輸出軸中的另一者； 屏蔽件，該屏蔽件設置在定子的下側上并且隨第二軸轉動；以及第二磁體，該第二磁體與屏 蔽件的下側相結合并且隨第二軸轉動。
[0016] 屏蔽件可以包括環形的屏蔽構件和支承件，該環形的屏蔽構件具有與第二磁體相 結合的下側，該支承件從屏蔽構件的下側突出并且支承第二磁體。
[0017] 屏蔽構件的外徑可以等于或大于由第二磁體形成的圓的外徑。
[0018] 屏蔽構件可以具有0. 2_或更大的厚度。
[0019] 屏蔽構件可以延伸至第二磁體的內徑側或外徑側中的至少一者。
[0020] 支承件可以包括第一支承鉤部和至少一個第二支承鉤部，該第一支承鉤部呈環形 并且支承第二磁體的內徑側，該至少一個第二支承鉤部從第一支承鉤部突出以支承第二磁 體的兩側中的至少一側。
[0021] 轉矩轉位傳感器還可以包括固定單元，該固定單元設置在屏蔽構件上并且與定子 相結合。
[0022] 固定單元可以包括至少一個聯接突出部，該至少一個聯接突出部固定地插入至形 成在定子的下側上的聯接凹槽。
[0023] 根據本發明的另一方面，提供了轉矩轉位傳感器，包括：轉子，該轉子隨輸入軸轉 動并且在其外周表面上具有第一磁體；齒部，該齒部設置成與第一磁體的外側間隔開；模 制構件，該模制構件插入至齒部中以固定齒部，該模制構件具有與保持器的外周表面相結 合的下側并且具有形成在該模制構件的下表面上的環形的凹槽；以及設置在凹槽中的第二 磁體。在凹槽與第二磁體的上表面之間設置有環形的屏蔽構件。
[0024] 屏蔽構件可以在凹槽與第二磁體的外徑側之間延伸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施方式，本發明的上述目的、特征和優 點和其他目的、特征和優點對于本領域技術人員而言將變得更明顯，在附圖中：
[0026] 圖1為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的側視截面圖；
[0027] 圖2為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的從頂側觀察到的分解 立體圖；
[0028] 圖3為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的從底側觀察到的分解 立體圖；
[0029] 圖4為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的屏蔽件的立體圖；
[0030] 圖5為圖示了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器中的、屏蔽構件與定子之 間的距離以及屏蔽構件的厚度的視圖；
[0031] 圖6為圖示了在圖5中圖示的屏蔽構件與定子之間的距離和屏蔽構件的厚度之間 的關系、以及在第二磁體的磁通量與屏蔽構件的厚度之間的關系的曲線圖；
[0032] 圖7為示出了根據本發明的另一實施方式的轉矩轉位傳感器的側視截面圖；以及
[0033] 圖8為示出了根據本發明的又一實施方式的轉矩轉位傳感器的側視截面圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施方式。然而，本發明的示例性實施 方式可以以許多替代形式實施，并且應當理解為不限于文中闡述的本發明的示例性實施方 式。
[0035] 將理解的是，盡管術語第一、第二等可以在文中用于描述不同的元件、部件和/或 部段，但這些元件、部件和/或部段應當不受這些術語限制。這些術語僅用于將元件、部件 和/或部段與另一元件、部件和/或部段區分。因此，第一元件、第一部件或第一部段在本 發明的范圍內可以稱為第二元件、第二部件或第二部段。
[0036] 將理解的是，當元件或層被稱為"連接至"或"聯接至"另一元件或層時，該元件或 層能夠直接地連接至或聯接至另一元件或層，或者可以存在中間的元件或層。相比之下，當 元件被稱為"直接地連接至"或"直接地聯接至"另一元件或層時，不存在中間的元件或層。 術語"和/或"包括一個或多個指示對象的任何組合或所有組合。
[0037] 文中使用的術語僅出于描述特定實施方式的目的而不意在限制本發明。如文中使 用的，單數形式"一"、"一個"、"該"意在也包括復數形式，除非上下文另有明確地指出。將 進一步理解的是，當在文中使用術語"包括"、"包括有"、"包含"和/或"包含有"指明所陳述 的特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其他的特征、整數、 步驟、操作、元件、部件和/或其構成的組的存在或添加。
[0038] 除非另有限定，否則文中使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本 發明所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同的含義。將進一步理解的是，術語、比如 那些在常用字典中限定的術語應當理解為具有與在相關技術的情景下的含義一致的含義， 并且不應當解釋為理想的或過度正式的含義，除非文中如此特意地限定。
[0039] 圖1為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的側視截面圖。圖2為示 出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的從頂側觀察到的分解立體圖。圖3為示出 了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的從底側觀察到的分解立體圖。
[0040] 參照圖1至圖3,根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器--其整體構型由上 殼體10和下殼體20形成-包括轉子110、第一磁體111、定子120、收集器130、第一磁性 裝置140、屏蔽件150、第二磁體160、第二磁性裝置170以及電路板180。
[0041] 在此，第一磁體111和第一磁性裝置140分別代表在轉矩傳感器中使用的磁體和 磁性裝置，而第二磁體160和第二磁性裝置170分別代表在轉位傳感器中使用的磁體和磁 性裝置。
[0042] 轉子110連接至輸入軸（未示出）以隨輸入軸轉動，并且環形的第一磁體111設 置在轉子110的外周表面上。
[0043] 定子120包括第一齒部121a、第二齒部121b、模制構件122、以及保持器123。
[0044] 第一齒部121a和第二齒部121b設置成在第一磁體111的外側上彼此間隔開并且 分別固定至模制構件122的上側和下側。第一齒部121a和第二齒部121b中的每一者均包 括形成為沿軸向方向彎曲的多個突出部，并且所述突出部設置成與設置在轉子110的外周 表面上的第一磁體111相對。
[0045] 連接至輸出軸（未示出）的保持器123與模制構件122的下側相結合。因此，定 子120連接至輸出軸以隨輸出軸轉動。
[0046] 當扭力桿被扭轉了輸入軸與輸出軸之間的轉動量之差時，可以改變第一磁體111 和附接至轉子110的定子120的轉動量，這會導致第一磁體111與第一齒部121a的突出部 和第二齒部121b的突出部的相對的表面改變。因此，可以通過檢測定子120的磁化量的改 變來測量轉矩。
[0047] 為此，收集器130與第一齒部121a和第二齒部121b的一側相結合以收集磁通量。 收集器130包括與第一齒部121a的上側相結合的第一收集器131以及與第二齒部121b的 下側相結合的第二收集器132。
[0048] 第一磁性裝置140可以設置在第一收集器131與第二收集器132之間以檢測定子 120的磁化量。第一磁性裝置140與第一收集器131和第二收集器132電接觸并且檢測由 第一磁體111與第一齒部121a的突出部和第二齒部121b的突出部之間的磁相互作用磁化 的定子120的磁化量。第一磁性裝置140可以是能夠檢測磁場強度的HallIC(霍爾集成 電路）。
[0049] 在定子120的下側上設置有包括第二磁體160和第二磁性裝置170的轉位傳感 器。
[0050] 第二磁體160與定子120 -起連接至輸出軸并且隨輸出軸轉動。與第一磁體111 不同，第二磁體160呈沿周向方向具有預定長度的弧形。
[0051] 第二磁性裝置170設置在第二磁體160的外側處并且根據輸出軸的轉動而重復接 近第二磁體160和遠離第二磁體160的過程。
[0052] 每當第二磁性裝置170變得接近第二磁體160,即在360度的周期內，第二磁性裝 置170便可以輸出檢測信號。基于該檢測信號，可以計算轉動的角速度和角加速度。
[0053] 然而，當第二磁體160設置成接近定子120時，磁場會影響定子120和收集器130 并且產生磁場干擾。
[0054] 根據本發明的實施方式，在定子120與第二磁體160之間設置有環形的屏蔽件 150,并且第二磁體160與屏蔽件150相結合以隨輸出軸轉動。
[0055] 圖4為示出了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器的屏蔽件的立體圖；圖5 為圖示了根據本發明的實施方式的轉矩轉位傳感器中的、屏蔽構件與定子之間的距離以及 屏蔽構件的厚度的視圖；圖6為圖示了在圖5中圖示的屏蔽構件與定子之間的距離和屏蔽 構件的厚度之間的關系、以及第二磁體的磁通量與屏蔽構件的厚度之間的關系的曲線圖。
[0056] 參照圖1至圖4,屏蔽件150可以包括屏蔽構件151、固定單元152以及支承單元 153,并且支承單元153可以包括第一支承鉤部153a和第二支承鉤部153b。
[0057]屏蔽構件151可以呈環形，并且第二磁體160與屏蔽構件151的下側相結合。因 此，定子120與第二磁體160之間的磁場干擾被屏蔽構件151屏蔽。屏蔽構件151的材料 可以優選地為具有高磁導率的鐵磁材料，并且屏蔽構件151的外徑可以優選地等于或大于 由第二磁體160形成的圓的外徑以用于有效屏蔽。
[0058] 參照圖1，與第二磁體160的上側相結合的屏蔽構件151可以朝向第二磁體160的 內徑側延伸。即，屏蔽構件151可以呈與第二磁體160的上側和內徑側相結合的L形。
[0059] 屏蔽構件151和第二磁體160可以通過鑲嵌模而固定。另一方面，屏蔽構件151 和第二磁體160可以通過粘合而固定。
[0060] 同時，參照圖6,屏蔽構件151的厚度d2與由第二磁體160發射的磁通量小成正 t匕，并且和在定子120與屏蔽構件151之間的距離dl成反比。
[0061] 因此，對磁場干擾進行屏蔽的屏蔽構件151的厚度d2可以基于定子120與屏蔽構 件151之間的距離dl以及由第二磁體160發射的磁通量（j5來確定，如在下列等式1中所 /Jn〇
[0062] 在此，屏蔽構件151的厚度d2可以優選地為至少0. 2mm以便確保最小的剛度。
[0063] 【等式1】
【權利要求】
1. 一種轉矩轉位傳感器，包括： 轉子，所述轉子隨第一軸轉動，所述第一軸為輸入軸和輸出軸中的一者，所述轉子在其 外周表面上具有第一磁體； 定子，所述定子設置在所述第一磁體的外側上并且隨第二軸轉動，所述第二軸為所述 輸入軸和所述輸出軸中的另一者； 屏蔽件，所述屏蔽件設置在所述定子的下側上并且隨所述第二軸轉動；以及 第二磁體，所述第二磁體與所述屏蔽件的下側相結合并且隨所述第二軸轉動。
2. 根據權利要求1所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述屏蔽件包括： 環形的屏蔽構件，所述環形的屏蔽構件具有與所述第二磁體相結合的下側；以及 支承件，所述支承件從所述屏蔽構件的下側突出并且支承所述第二磁體。
3. 根據權利要求2所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述屏蔽構件的外徑等于或大于由 所述第二磁體形成的圓的外徑。
4. 根據權利要求2所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述屏蔽構件具有0. 2_或更大的厚 度。
5. 根據權利要求2所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述屏蔽構件延伸至所述第二磁體 的內徑側或外徑側中的至少一者。
6. 根據權利要求2所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述支承件包括： 第一支承鉤部，所述第一支承鉤部呈環形并且支承所述第二磁體的所述內徑側；以及 至少一個第二鉤部，所述至少一個第二鉤部從所述第一支承鉤部突出以支承所述第二 磁體的兩側中的至少一側。
7. 根據權利要求2所述的轉矩轉位傳感器，還包括固定單元， 所述固定單元設置在所述屏蔽構件上并且與所述定子相結合。
8. 根據權利要求7所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述固定單元包括至少一個聯接突 出部，所述至少一個聯接突出部固定地插入至形成在所述定子的下側上的聯接凹槽中。
9. 一種轉矩轉位傳感器，包括： 轉子，所述轉子隨第一軸轉動并且在所述轉子的外周表面上具有第一磁體，所述第一 軸為輸入軸和輸出軸中的一者； 齒部，所述齒部設置成與所述第一磁體的外側間隔開； 模制構件，所述模制構件插入至所述齒部中以固定所述齒部，所述模制構件具有與保 持器的外周表面相結合的下側并且具有形成在所述模制構件的下表面上的環形的凹槽；以 及 設置在所述凹槽中的第二磁體， 其中，在所述凹槽與所述第二磁體的上表面之間設置有環形的屏蔽構件。
10. 根據權利要求9所述的轉矩轉位傳感器，其中，所述屏蔽構件在所述凹槽與所述第 二磁體的外徑側之間延伸。
【文檔編號】G01P3/44GK104515635SQ201410504792
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】李昌煥 申請人:Lg伊諾特有限公司