CN101854097A - 转矩转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种转矩转子及其制造方法，具有一效果可在完成一轭铁及一磁铁之间的组装后进行一传统塑胶射出成型工艺来形成一组装结构的期间防止塑胶流入到一轭铁及一磁铁之间，因而避免因温度膨胀系数差异造成所述磁铁的真圆度的破坏或所述磁铁的损坏，并避免所述轭铁及所述磁铁相对彼此空转。

Description

转矩转子及其制造方法
【技术领域】
本发明是有关于一种转矩转子及其制造方法，特别是本发明有关于一种转矩转子及一种转矩转子的制造方法，其可在完成一轭铁及一磁铁之间的组装后进行一传统塑胶射出成型工艺来形成一组装结构的期间防止塑胶流入到一轭铁及一磁铁之间，因而避免因温度膨胀系数差异造成所述磁铁的真圆度的破坏或所述磁铁的损坏，并避免所述轭铁及所述磁铁相对彼此空转。
【背景技术】
一汽车通常使用一动力转向装置做为一种装置，以减少一方向盘(握把)的转向力道及确保一转向状态的稳定性。在此方面，一种使用液压的传统液压动力转向系统(hydraulic power steering system，HPS)广泛的被用于所述汽车的HPS系统中。然而，相对于所述使用液压的方案，一种电子动力转向系统(electronic power steering system，EPS)则使用一马达的转动力量使一驾驶员的转向表现变得容易且对环境无害，故最近已被广泛组装用于汽车内。
此一EPS系统通过一电子控制单元根据一汽车速度传感器、转向角度传感器、转向转矩传感器或其相似物所感测到的一汽车的驾驶情况来驱动一马达，因而其可在低速驾驶时提供轻便及舒适的转向感受，在高速驾驶时提供沉重的转向感受及令人满意的方向稳定性，并且根据方向盘的转动角度来提供恢复力以迅速的恢复方向盘。因此，所述EPS系统可在一紧急状况下迅速转向，因而提供给驾驶员一最佳的转向条件。
同时，在所述EPS系统中，所述马达组装在一转向柱的一外侧，所述转向柱位于所述方向盘及一齿轮箱之间，以向下传送所述驾驶员的方向盘的转动力量，因此所述马达转动所述转向柱内的一转向轴，故可根据所述方向盘的转向来弥补所述驾驶员的转向力道。
图1是一传统电子动力转向系统的概要示意图。如图1所示，所述电子动力转向系统100包含：一转向系统130，由一方向盘102延伸至两侧的车轮126；以及一辅助动力机构140，以供应转向辅助动力至所述转向系统130。
所述转向系统130包含一转向轴106，其一侧连接所述方向盘102，以便与所述方向盘102共同转动，及其另一侧通过一对万向接头104连接一小齿轮轴(pinion shaft)108。再者，所述小齿轮轴108通过一齿条-齿轮机构件110连接一齿条杆112，及所述齿条杆112的两侧通过一拉杆(tie road)112及一转向节臂(knuckle arm)124连接一汽车的所述车轮126。
所述辅助动力机构140包含：一转矩传感器142，用以感测所述驾驶员施加至所述方向盘102的转矩，并依所述转矩的比例输出一电子讯号；一电子控制单元(ECU)144，用以基于由所述转矩传感器142传来的电子讯号产生一控制讯号；一马达146，用以基于由所述电子控制单元144传来的控制讯号产生辅助动力；以及一减速器150，包含一蜗形齿轮(worm gear)152及一蜗轮齿轮(worm wheel gear)156，以将所述马达146内产生的辅助动力传送至所述转向轴106。
图2是所述传统转矩传感器的分解立体图。
如图2所示，所述传统转矩传感器142包含一转矩转子220、一位置转子230、一磁荷检测单元240、所述电子控制单元及一壳体255。
所述转矩传感器142检测所述转向轴的一输入轴180及一输出轴190的转矩，并将检测到的转矩传送到所述电子控制单元。接着，所述电子控制单元操作一驱动马达，并供应所述转向辅助动力。最近，一非接触式转矩传感器已被广泛使用，其可检测磁场的变化量，以检测转矩变化。
所述转矩转子220包含：一转子本体224，具有一磁铁225，是沿所述转子本体224的一外周面加以设置；一输入轴插入(insertion)孔221，形成在所述转子本体224的一中央内；数个压缩部222，沿所述输入轴插入孔221的一边界凸出；以及一压缩环223，安装在所述压缩部222内。
所述转子本体224通常是通过将一塑胶射出成型于一环形的轭铁(yoke，未绘示)内来制造，并包含所述磁铁225位于所述转子本体224的外周面上，其中所述磁铁225具有数个N极及数个S极，其沿着所述转子本体224的周面的一边界交替重复着。
此处，所述N极及S极交替重复6次、8次等。
所述位置转子230包含：一转矩转子插入部239，其中所述转矩转子220可座落于其内部；以及一输出轴安装部237，其中所述输出轴190的一端部安装到其中央内。一上磁体236连接至一上定子231，以及一下磁体235连接至一下定子232，两者交替位于所述转矩转子插入部239的一周面上。
此处，所述上定子231及连接至所述上定子231的所述上磁体236是一钢板，其被磁化成一N极；并且所述下定子232及连接至所述下定子232的所述下磁体235是一钢板，其被磁化成一S极。在此处，所述N极及S极的位置是可互换的。
所述磁荷检测单元240安装于所述位置转子230的一外周面的一侧内，并包含一集讯器(concentrator)242，其垂直设于所述位置转子230的上定子231及下定子232之间。所述磁荷检测单元240可相对所述位置转子230转动。
所述电子控制单元接收所述磁荷检测单元侦测到的磁通量的变化量，并基于所接收的磁通量变化量来控制一驱动马达，以补偿所述驾驶员的转向动力。
所述壳体255分为一上壳体210及一下壳体250，其围住所述位置转子230及磁荷检测单元240。
一扭力杆205被压入及安装于所述输入轴180及输出轴190内，接着以一插销加以固定。若所述驾驶员转动所述方向盘，连接方向盘的所述输入轴180将转动，及通过扭力杆205连接输入轴180的所述输出轴190也将随着所述输入轴180转动。
此时，若在所述输入轴180及输出轴190之间产生扭力，则在所述位置转子230及输入轴180之间将产生一转动角度差，其中所述位置转子230是压入及按装于所述输出轴190上。
如上所述，若产生所述转动角度差，则在所述上磁体236及下磁体235(两者沿所述位置转子230及磁铁225的周面交替重复着)之间形成的磁场将会改变。因此，可通过由所述转矩传感器的集讯器242内收集的磁通量的数量来检测扭力，其中磁通量会通过组装一基板241上的二霍尔IC芯片243及245。
然而，在所述传统转矩转子内，在组装所述轭铁及磁铁之后需要一塑胶射出成型工艺来制备一结构，以组装所述输入轴。此时，所述塑胶流入所述轭铁及磁铁内，因而将破坏所述磁铁的真圆度(roundness)，因此造成了在所述磁铁及位置转子之间产生磁场减弱的问题。
再者，所述轭铁及磁铁的组装并不稳定，因而所述轭铁及磁铁可能因震动或温度膨胀系数的差异而相对彼此空转，因此造成了产生转矩检测值错误或磁铁破裂的严重问题。
【发明内容】
因此，本发明用以解决上述发生在先前技术中的问题，且本发明提供一种转矩转子及一种转矩转子的制造方法，其可在完成一轭铁及一磁铁之间的组装后进行一传统塑胶射出成型工艺来形成一组装结构的期间防止塑胶流入到一轭铁及一磁铁之间，因而避免因温度膨胀系数差异造成所述磁铁的真圆度的破坏或所述磁铁的损坏，以及避免所述轭铁及所述磁铁相对彼此空转(idle rotation)。
根据本发明的一实施例，其提供一转矩转子，包含：一磁铁，具有交替重复的数个N极与数个S极，以产生磁力；一轭铁，插入于所述磁铁的一内周面中；及一管体，插入于所述轭铁的一内周面中，其中所述磁铁及轭铁包含一固定部，以避免所述磁铁及轭铁在转动期间发生空转。
在上述转矩转子中，所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽形成在所述磁铁的内周面及所述轭铁的一外周面上，因而所述轭铁由一中心轴方向插入并组装于所述磁铁，且所述磁铁及轭铁被支持在一圆周方向。
在上述转矩转子中，所述轭铁包含一止挡凸缘设于所述轭铁的一侧端，所述磁铁的一侧端位于所述止挡凸缘上，以避免所述轭铁及磁铁相对于一中心轴变成偏心状。
在上述转矩转子中，所述管体包含：一大径部，插入于所述轭铁的内周面中；一小径部，有一输入轴插入其内；以及一倾斜部，由连接所述大径部及小径部而形成，并具有一直径小于所述大径部；其中所述大径部包含一耦合凸缘，其中所述磁铁的另一侧端是位在所述耦合凸缘上，以避免所述磁铁相对所述中心轴变成偏心状，所述耦合凸缘设于所述大径部的一端部上。
在上述转矩转子中，所述轭铁及管体包含所述固定部，以避免所述轭铁及管体在转动期间发生空转。
在上述转矩转子中，所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽形成在所述轭铁的内周面及所述管体的一外周面上，因而所述轭铁由一中心轴方向插入并组装于所述管体，以在一圆周方向支持所述轭铁及管体。
在上述转矩转子中，所述轭铁及管体是在所述管体插入所述轭铁后通过铆合加工介于所述止挡凸缘及大径部之间的一接触区域来进行组装。
根据本发明的另一实施例，其提供一转矩转子的制造方法，所述方法包含步骤：涂布一粘着剂于一磁铁的一内周面及一轭铁的一外周面；组装所述磁铁及所述轭铁，其中分别将所述磁铁的一凸部或一凹槽插入所述轭铁的一对应凹槽或凸部内，并使所述磁铁的一端部位于所述轭铁的一端部上形成的一止挡凸缘上；以及，组装所述轭铁及一管体，其中将所述管体插入到所述轭铁的一内表面中，并使所述轭铁的一端部位于所述管体的一端部上形成的一耦合凸缘上。
上述方法在组装所述轭铁及管体的步骤中，通过涂布一黏着剂在所述轭铁的一内周面上及所述管体的一外周面上，使所述轭铁结合所述管体。
上述方法在组装所述轭铁及管体的步骤中，所述轭铁的凸部或凹槽插入到所述管体的一对应凹槽或凸部，且所述轭铁的一端部位于所述管体的端部上形成的耦合凸缘上。
上述方法另亦包含一步骤：在组装所述轭铁及管体后，对所述轭铁的止挡凸缘及所述管体的一大径部的一外侧之间的一空间进行铆合加工。
因此，本发明的转矩转子及转矩转子的制造方法具有一效果，可在完成一轭铁及一磁铁之间的组装后进行一传统塑胶射出成型工艺来形成一组装结构的期间防止塑胶流入到一轭铁及一磁铁之间，因而避免因温度膨胀系数差异造成所述磁铁的真圆度的破坏或所述磁铁的损坏，以及避免所述轭铁及所述磁铁相对彼此空转。
【附图说明】
为让本发明上述及其他目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1是一传统电子动力转向装置的概要示意图。
图2是一传统转矩传感器的分解立体图。
图3是本发明一较佳实施例的一转矩转子的分解立体图。
图4是本发明一较佳实施例的一转矩转子的一组装状态的立体图。
图5是本发明的一转矩转子的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
本发明的较佳实施例将于下文参照所附图示进行说明。在下述说明中，虽然相同元件出现在不同图示中，但相同元件将以相同参考图号标示。在下述说明中，已知相关功能及构造的详细解释将予省略，以避免不必要的混淆本发明的主要技术。
再者，第一、第二、A、B、(a)、(b)等用语可能用以说明本发明的构造元件。此类用语仅用以区别对应构造元件与另一构造元件，但并不限制所述对应构造元件的本质、次序或顺序。若说明一构造元件“连结”、“组装”或“连接”于另一构造元件，则所述构造元件可直接连结或连接至另一构造元件，但亦可额外表示成另一构造元件可另“连结”、“组装”或“连接”于数个所述构造元件的每一个之间。
图3是本发明一较佳实施例的一转矩转子的分解立体图，图4是本发明一较佳实施例的一转矩转子的一组装状态的立体图，及图5是本发明的一转矩转子的制造方法的流程图。
请参照图3至5所示，本发明一较佳实施例的一转矩转子300包含：一磁铁320，用以产生磁力，其中交替重复有数个N极与S极；一轭铁310，插入(插入)至所述磁铁320的一内周面中；以及一管体330，插入至所述轭铁310的一内周面中。所述磁铁320及轭铁310包含一固定部，以避免所述磁铁320及轭铁310在转动期间发生空转。
本发明一较佳实施例的所述转矩转子300基本上包含所述磁铁320、轭铁310及管体330，其包含一组装结构，具有一凸部313、一凹槽317、一黏着剂及一铆合加工(caulking)333，以做为所述固定部或一固定装置，以避免因所述磁铁320、轭铁310及管体330相对彼此的分离及空转移动而产生的错误。
所述磁铁320的形状类似一环形，具有一预定宽度，并因材料特性而容易破碎，因此所述磁铁320需与所述轭铁310组装并受所述轭铁310支持，以提供保护作用。所述磁铁320具有所述数个N极与S极，其交替重复于一周面边界处。
此处，所述磁铁320的磁性是建构成所述数个N极与S极交替重复6次、8次等，但并不限于此。
同时，所述磁铁320及轭铁310包含所述固定部，以避免所述磁铁320及轭铁310在转动期间发生空转。所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽。
亦即，所述磁铁320包含：至少一凸部313由所述磁铁320的内周面向内凸出而成；或是至少一凹槽317，由所述磁铁320的内周面向外凹陷而成，以避免所述磁铁320相对于所述轭铁310单独转动，其可能造成一驾驶员操作一方向盘所需的转矩检测值的错误。
所述轭铁310组装于所述磁铁320并具有一环形的形状，以便在所述轭铁310接触所述环形磁铁320时避免所述磁铁320的破裂。所述轭铁310的一外周面插入所述磁铁320的内周面中，并包含至少一凹槽317或凸部(未绘示)，其分别对应于并组装于所述磁铁320的内周面中形成的凸部313及凹槽317。
亦即，若所述磁铁320包含所述凸部313，则所述轭铁310具有所述凹槽317以对应于及组装于所述磁铁320的凸部313；以及，若所述磁铁320包含所述凹槽317，则所述轭铁310具有所述凸部313(未绘示)以对应于及组装于所述磁铁320的凹槽317。
若形成在所述磁铁320及轭铁310内的所述凸部313或凹槽317可以在所述磁铁320组装于所述轭铁310时避免所述磁铁320及轭铁310相对彼此单独转动，则所述磁铁320及轭铁310可分别包含至少一凸部313及凹槽317。然而，在某些例子中，所述磁铁320可包含所述凸部313及凹槽317两者，且所述轭铁310可包含所述凹槽317及凸部313，以分别对应于所述磁铁320的凸部313及凹槽317。
再者，所述轭铁310包含一止挡凸缘315由所述轭铁310的一侧端的外周面向外延伸而成，以使所述磁铁320的一侧端位于所述止挡凸缘315上，及避免所述磁铁320相对于所述中心轴变成偏心状。
一管体330组装于所述轭铁310的一内侧，且包含：一大径部331；一小径部337，具有一预定直径；以及一倾斜部339，由连接所述大径部331及小径部337而形成。所述大径部331接触所述轭铁310的内周面，及所述小径部337组装于所述输入轴180，所述输入轴180连接所述转向轴。
再者，所述大径部331的一端部包含一耦合凸缘335，其中位于所述轭铁310的止挡凸缘315上的所述磁铁320其另一侧端是位在所述耦合凸缘335上，因而可避免所述磁铁320离开轴心方向。再者，所述轭铁310可通过涂布一黏着剂于所述轭铁310及管体330的一耦合区域，以黏结于所述管体330，因而可避免因所述轭铁310及管体330相对彼此的空转移动所产生的转矩检测值错误。
再者，所述轭铁310及管体330包含所述固定部，以避免所述轭铁310及管体330发生空转，其中空转可能起因于一结合工艺的疏失或因一温度或环境改变而造成的黏着剂的黏着特性的劣化。所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽。
亦即，所述轭铁310包含：至少一凸部(未绘示)，由所述轭铁310的内周面向内凸出而成；或是至少一凹槽317，由所述轭铁310的内周面向外凹陷而成。所述管体330包含：至少一凹槽(未绘示)或凸部313，以分别对应于及组装于所述轭铁310上形成的凸部(未绘示)或凹槽317。因此，所述凸部313插入至及组装于所述凹槽317。
再者，所述轭铁310的止挡凸缘315及所述管体330的大径部331的一外侧之间的一接触区域系铆合加工(caulked)333，以使所述轭铁310组装于所述管体330，因而可更牢固的组装所述轭铁310及管体330。
因此，通过所述铆合加工333，可达成双重互补结构，其可在所述转矩转子300转动并同时位于所述位置转子230的一中央位置内时，避免所述磁铁320及轭铁310与所述轭铁310及管体330之间发生空转，并避免所述磁铁320、轭铁310及管体330相对于所述中心轴变成偏心状。
同时，如图5所示，根据本发明的一种转矩转子300的制造方法，首先，在步骤S510中，一黏着剂被涂布于所述磁铁320的内周面及所述轭铁310的外周面。在步骤S520中，分别将所述磁铁320的凸部313或凹槽317插入所述轭铁310的对应凹槽(未绘示)或凸部313内，并使所述磁铁320的端部位于所述轭铁310的端部上形成的止挡凸缘315上，因而使所述磁铁320组装于所述轭铁310。接着，在步骤S530中，将所述管体330插入到所述轭铁310的内侧中，并使所述轭铁310的端部位于所述管体330的端部上形成的耦合凸缘335上，因而使所述轭铁310组装于所述管体330。
首先，所述黏着剂被涂布于所述磁铁320的内周面及所述轭铁310的外周面，以避免所述磁铁320及轭铁310在相互组装时发生空转。所述磁铁320的凸部313或凹槽317插入所述轭铁310的对应凹槽(未绘示)或凸部313内，因而所述磁铁320的端部位于所述轭铁310的止挡凸缘315上。
如上所述，若所述磁铁320组装于所述轭铁310，则所述轭铁310的端部将位于欲组装的所述管体330的端部上形成的耦合凸缘335上。
此处，在组装所述轭铁310及管体330的步骤中，通过涂布一黏着剂于所述轭铁310的内周面及所述管体330的外周面，使所述轭铁310结合于所述管体330。若所述黏着剂涂布于两者上，则所述轭铁310的凸部313或凹槽317将分别插入所述管体330的对应凹槽317或凸部313，且所述轭铁310的端部将位于所述管体330的端部上形成的耦合凸缘335上，因而所述轭铁310可组装于所述管体330。
再者，在所述轭铁310组装于所述管体330之后，可额外包含一步骤，以对所述轭铁310的止挡凸缘315及所述管体330的大径部331的外侧之间的空间进行铆合加工333，以便组装。
因此，通过所述铆合加工333的步骤，其可以形成双重互补结构，以在所述转矩转子300转动并同时位于所述位置转子230的中央位置内转动时，避免所述磁铁320与轭铁310以及所述轭铁310及管体330发生空转，并避免所述磁铁320、轭铁310及管体330相对于所述中心轴变成偏心状。
因此，如上所述的本发明具有一效果，可在组装一轭铁及一磁铁后通过一传统塑胶射出成型工艺来形成一组装结构时，避免因塑胶流入到所述轭铁及磁铁之间造成所述磁铁的真圆度受到破坏或因温度膨胀系数差异造成的所述磁铁损坏，以及避免所述轭铁及所述磁铁相对彼此空转。
在上述说明中，即使已说明本发明实施例的各结构元件是通过相互组装来进行操作，但本发明仍不需受限于上述实施例。亦即，至少一结构元件可选择性加以组装，以在本发明目的范围内来进行操作。
再者，上述说明中使用的“包含”、“构成”或“具有”等用语只要没有特殊相反说明，则具有的含义即为包含对应的结构元件。因此，其应解读为可另包含其他结构元件，不排除其他结构元件。若未被不同定义，则包含技术或科学术语的各用语即具有可被本技术领域人士轻易理解的相同含义。上述通用的用语，例如字典中定义的术语，应解读为根据相关技术与上下文相关的含义，且只要在本发明中未明显定义则不应解读为理想或过度正式的含义。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种转矩转子，其特征在于：包含：
一磁铁，具有交替重复的数个N极与数个S极，以产生磁力；
一轭铁，插入于所述磁铁的一内周面中；及
一管体，插入于所述轭铁的一内周面中；
其中所述磁铁及轭铁包含一固定部，以避免所述磁铁及轭铁在转动期间发生空转。
2.如权利要求1所述的转矩转子，其特征在于：所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽形成在所述磁铁的内周面及所述轭铁的一外周面上，因而所述轭铁由一中心轴方向插入并组装于所述磁铁，且所述磁铁及轭铁被支持在一圆周方向。
3.如权利要求1所述的转矩转子，其特征在于：所述轭铁包含一止挡凸缘设于所述轭铁的一侧端，所述磁铁的一侧端位于所述止挡凸缘上，以避免所述轭铁及磁铁相对于一中心轴变成偏心状。
4.如权利要求3所述的转矩转子，其特征在于：所述管体包含：一大径部，插入于所述轭铁的内周面中；一小径部，有一输入轴插入其内；以及一倾斜部，由连接所述大径部及小径部而形成，并具有一直径小于所述大径部；其中所述大径部包含一耦合凸缘，其中所述磁铁的另一侧端是位在所述耦合凸缘上，以避免所述磁铁相对所述中心轴变成偏心状，所述耦合凸缘设于所述大径部的一端部上。
5.如权利要求1所述的转矩转子，其特征在于：所述轭铁及管体包含所述固定部，以避免所述轭铁及管体在转动期间发生空转。
6.如权利要求5所述的转矩转子，其特征在于：所述固定部包含至少一对的一凸部及一凹槽形成在所述轭铁的内周面及所述管体的一外周面上，因而所述轭铁由一中心轴方向插入并组装于所述管体，以在一圆周方向支持所述轭铁及管体。
7.如权利要求4所述的转矩转子，其特征在于：所述轭铁及管体是在所述管体插入所述轭铁后通过铆合加工介于所述止挡凸缘及大径部之间的一接触区域来进行组装。
8.一种转矩转子的制造方法，其特征在于：所述方法包含步骤：
涂布一粘着剂于一磁铁的一内周面及一轭铁的一外周面；
组装所述磁铁及所述轭铁，其中分别将所述磁铁的一凸部或一凹槽插入所述轭铁的一对应凹槽或凸部内，并使所述磁铁的一端部位于所述轭铁的一端部上形成的一止挡凸缘上；以及
组装所述轭铁及一管体，其中将所述管体插入到所述轭铁的一内表面中，并使所述轭铁的一端部位于所述管体的一端部上形成的一耦合凸缘上。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在组装所述轭铁及管体的步骤中，通过涂布一黏着剂在所述轭铁的一内周面上及所述管体的一外周面上，使所述轭铁结合所述管体。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在组装所述轭铁及管体的步骤中，所述轭铁的凸部或凹槽插入到所述管体的一对应凹槽或凸部，且所述轭铁的一端部位于所述管体的端部上形成的耦合凸缘上。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：另包含一步骤：在组装所述轭铁及管体后，对所述轭铁的止挡凸缘及所述管体的一大径部的一外侧之间的一空间进行铆合加工。
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