CN103134628B - 扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

公开了一种扭矩传感器，所述传感器包括：外壳；定子，安置在所述外壳内部的空间中；磁体，布置在所述定子内部，以随着转轴转动；PCB（印刷电路板），固定地安置在所述外壳内部，并且安置有用于响应于所述磁体的转动来输出磁化信号的第一磁性元件；至少一个或多个固定柱，突出地形成在所述外壳上；以及收集器，具有穿透地形成在与所述固定柱的位置相对应位置处的多个通孔，并且汇聚磁场，以导引所述磁体的磁通量，其中，所述固定柱在穿过所述通孔之后被热熔接，从而将所述收集器牢固地固定到所述外壳的内表面。

Description

扭矩传感器

相关申请交叉引用

本申请基于并要求2011年11月29日提交的申请号为10-2011-0125601的韩国申请的优先权，在此通过引用将其公开内容全文并入。

技术领域

本公开涉及扭矩指数传感器。

背景技术

通常，几乎每种车辆都采用电动助力转向系统。电动助力转向系统基于转向扭矩和转向角产生助力，从而提高车辆的转向性能。

就是说，利用单独的动力来辅助车辆的转向力的转向系统被用于提高车辆的运动稳定性。

常规地，辅助转向设备使用液压，但是从降低引擎负荷、减轻重量、提高转向稳定性以及快速回复力的角度来看，目前已经起来越多地采用适于经由减速机构将电机的转动输出传送到转向轴的电动助力转向（EPS，ElectronicPower Steering）系统。

所述EPS系统是这样一种电子控制单元（ECU，Electronic Control Unit），其响应于由速度传感器、扭矩角传感器和扭矩指数传感器所检测到的转向条件来驱动电机，从而提高转向稳定性并提供快速回复力，由此使驾驶员可以安全地将车辆转向。

同时，除了测量施加到转向轴的扭矩外，还需要测量转向角速度和转向角，以便所述动力设备确保用于操纵方向盘的力。

通常，尽管使用角度传感器以便测量转向轴的转动角度，扭矩指数传感器用于测量转向扭矩，但是能够以单个传感器来检测扭矩和转动角度的TAS（Torque Angle Sensor，扭矩角传感器）最近被广泛使用。

然而，能够检测转向角度和转向角速度的TAS的缺点是制造过程复杂，并且频繁发生故障和误操作，由此扭矩传感器的TIS（Torque Index Sensor，扭矩指数传感器）方法取代TAS。

在韩国特许专利No.2011-0041468中公开了标题为“torque sensorarrangementwith rotational angle index detection”的TIS的常规构造，其中所述传感器配置包括扭矩传感器，用于测量作用在第一轴上的扭矩，其中所述传感器配置还包括转动角度指数单元，适于检测第一轴的位置和/或限定的转动角度和/或限定的转动角度范围。

然而，如此描述的扭矩传感器设置有作为汇聚磁体磁通量的部件的收集器。收集器固定在外壳，并且如果收集器与外壳之间的耦接变松，则收集器与外壳之间的距离会变得不均匀，从而使传感器的测量值产生误差。具体地，如果扭矩传感器应用于在比室温高的80°C~120°C较高温度范围下工作的电动助力转向（EPS）系统，难以利用双面胶或粘合剂来固定收集器。

因此，理想的是通过提供被配置为确保高温下的可靠性的收集器固定结构来克服上述和其它问题。

发明内容

该部分提供本公开的一般性总结，并且不是其全部范围或所有特点的全面公开。

本公开旨在解决上述问题/缺点，以及本公开的目的在于提供一种改进了结构的扭矩指数传感器，其被配置为在高温下也能牢固地固定收集器并且防止收集器脱离。

本公开要解决的技术问题不限于上述描述，并且根据下面的描述，本领域技术人员也将清楚理解迄今没有描述的任何其它问题。

在本公开的一个总的方面，提供了一种扭矩指数传感器，包括：外壳；定子，安置在所述外壳内部的空间中；磁体，布置在所述定子内部，以随着转轴转动；PCB（印刷电路板），固定地安置在所述外壳内部，并且安置有用于根据所述磁体的转动来输出磁化信号的第一磁性元件；至少一个或多个固定柱，突出地形成在所述外壳上；以及收集器，具有穿透地形成在与所述固定柱的位置相对应位置处的多个通孔，并且汇聚磁场，以导引所述磁体的磁通量，其中，所述固定柱在穿过所述通孔之后被热熔接，从而将所述收集器牢固地固定到所述外壳的内表面。

优选但不是必要地，所述收集器包括至少一个或多个通孔。

优选但不是必要地，成对的两个收集器竖直地且关于所述第一磁性元素对称地安置在所述外壳的内表面。

优选但不是必要地，所述收集器的末端与所述第一磁性元件接触。

优选但不是必要地，所述PCB还包括第二磁性元件，用于检测安置在所述转轴处的指数磁体。

优选但不是必要地，成对的所述通孔相对于穿过所述收集器重心的假想线对称地形成。

优选但不是必要地，所述通孔形成在与耦接到所述收集器的所述外壳进行表面接触的区域处。

根据本公开的示例实施例的扭矩指数传感器的有益效果在于，突出地形成在外壳内侧的固定柱在穿过形成在收集器的通孔之后被热熔接，因此即使扭矩指数传感器在高温下长时间使用，也能防止收集器脱离，并且能将收集器牢固地固定到外壳，以提高产品可靠性。

附图说明

附图与描述一起用来说明本公开的原理，该附图被包括来提供对本公开的进一步理解并且并入在本公开中且构成本申请的一部分。在附图中：

图1是示出根据本公开示例性实施例的扭矩指数传感器的主要部分的示意性透视图；

图2是图1的平面图；和

图3是示出图2的主要部分的放大示意图。

具体实施方式

通过参考下述示例实施例的详细描述以及附图，更容易理解本发明的优点和特征。为了简单和清楚，省略了公知功能、配置或构造的详细描述，以便避免具有不必要的细节而使得本公开的描述不清楚。因此，本公开不限于下面描述的示例实施例，而可以以其它形式实现。在附图中，为了便利，可以夸大或缩小组件的宽度、长度、厚度等。此外，在整个描述中，在说明附图时相同的参考标记将被分配给相同的组件，并且彼此重复的说明将被省略。

相应地，在说明书和权利要求中使用的特定术语或词语的含义应该不限于字面或通常使用层面的含义，而应该根据用户或操作者的意图或定制用法解释或根据用户或操作者的意图或定制用法而可以不同。因此，特定术语或词语的定义应该基于说明符中的内容。本文中的术语“一”不是表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所引用项。

如本文中所使用的，术语“基本上”和“近似地”为对应项目和/或项目之间的相对性提供工业上容许的容差。这种工业容许容差的范围从小于百分之一到百分之十，并且对应于部件值、角度等，但是不限于这些。

现在将参照图1、图2和图3详细描述根据本公开示例实施例的扭矩指数传感器。图1是示出根据本公开示例性实施例的扭矩指数传感器的主要部分的示意性透视图，图2是图1的平面图，图3是示出图2的主要部分的放大示意图。

参照图1、图2和图3，根据本公开示例实施例的扭矩指数传感器包括：外壳1、定子10、磁体20和PCB（印刷电路板），其中外壳1突出地形成有至少一个或多个固定柱2，定子10设置有收集器（collector）11，该收集器11具有被固定柱2穿透地耦接的通孔12。

外壳1以树脂材料形成扭矩指数传感器的外观，但是所述材料不限于此，并且可以使用包括金属材料的任何耐用性高的材料。不管转动轴如何转动，安置在方向盘转动轴（未示出）上的外壳1固定地布置，不会防碍转动轴的转动。

参照图2，外壳1突出地形成在具有多个固定柱2（优选至少两个固定柱2）的内侧表面处。尽管未示出，可以在该内侧表面的末端分别形成一个固定柱和两个固定柱。

定子10设置为齿形。定子10的末端还设置有用于有效地收集磁体20的磁场的收集器11。每个收集器11对称地布置在定子10的上侧和下侧，如图1所示。收集器11用于通过导引磁体20的磁通量来汇聚磁场。此外，收集器11形成在与具有多个通孔12的固定柱的区域相对应的区域。

根据本公开的示例性实施例，设置两个通孔12。然而，优选的是多个通孔12形成在与外壳1表面接触的区域，并且关于收集器11对称地形成。

因此，固定柱2在穿过通孔12之后被热熔接，以形成螺钉头形状的帽2a，如图3所示。帽2a将收集器11压向外壳1的内侧表面，从而将收集器11牢固地固定到外壳1。就是说，在穿过通孔12的固定柱2被热压后，树脂材料的固定柱2被压平，以形成帽2a并且与收集器11紧密接触。通过将收集器11压向外壳1的内侧表面使帽2a以表面接触的状态被固定。

磁体20设置为环形，安置在定子10的内壁表面，并且随着方向盘转轴（未示出）的转动而转动。

PCB 30形成有第一磁性元件31，用于通过检测磁体30的磁力来检测随着方向盘转动的转轴的扭矩信号。第一磁性元件31通常包括一对线性霍尔IC。PCB 30优选布置在扭矩指数传感器的最外侧区域，如图1所示。

同时，如图1所示，如果需要的话，还可以安置指数磁体40，用于接收转轴（未示出）的转动信号。指数磁体40安装在磁体夹具处并且根据转轴的转动而改变位置，该磁体夹具安置在转轴处。

此外，PCB 30可以形成有第二磁性元件32，用于检测磁体40的磁场。第二元件32用于利用脉冲信号检测指数磁体40的转动并且输出用于计算转轴的转向角的指数脉冲信号。通常，第二磁性元件32设置为霍尔开关，以输出指数脉冲信号。

从以上描述明显看出，根据本公开示例性实施例如此构造的扭矩指数传感器的工业应用性在于，突出地和一体地形成在外壳1内侧的固定柱2在穿过穿透地形成在收集器11处的通孔12之后被热熔接，从而将收集器11牢固地固定到外壳1，因此，即使扭矩传感器11长时间在高温下使用，也可以防止收集器11脱离，并且将收集器11牢固地固定到外壳1，从而提高产品的可靠性，由此收集器11和磁体20可以始终保持预定距离，以提高传感器的测量值的可靠度。

此外，在已经穿过通孔12的固定柱2被热熔接以形成如图3所示的被压平的帽2a时，可以施加相当于帽2a与收集器11之间接触面积的压力来将收集器11压向外壳1侧，由此可以保持更牢固的耦接。

尽管已经参照本公开的多个例示实施例描述了实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以推导出落在本公开的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施例。更为具体地，可以在本公开、附图和所附权利要求的范围内，对所讨论的结合布置的组件部分和/或布置方式进行各种变型和改进。

Claims (4)

1.一种扭矩指数传感器，包括：

外壳；

定子，安置在所述外壳内部的空间中；

磁体，布置在所述定子内部，以随着转轴转动；

PCB，固定地安置在所述外壳内部，并且安置有用于响应于所述磁体的转动来输出磁化信号的第一磁性元件；

第一固定柱和第二固定柱，突出地形成在所述外壳上；以及

上收集器，汇聚磁场并且具有容纳外周柱的凹口和第一通孔，其中所述凹口和所述第一通孔分别形成在与所述第一固定柱和所述第二固定柱的位置对应的位置处，

其中，所述第一固定柱和所述第二固定柱分别穿过所述凹口和所述第一通孔,并且所述第一固定柱和所述第二固定柱中的每个被热熔接以形成帽，所述帽将所述上收集器牢固地固定到所述外壳的内表面,

其中，所述扭矩指数传感器进一步包括下收集器，

其中，所述上收集器和所述下收集器竖直地且关于所述第一磁性元件对称地安置在所述外壳的内表面，

其中，所述扭矩指数传感器进一步包括安置在所述转轴处并且在所述下收集器下方的指数磁体，

其中，所述PCB进一步包括第二磁性元件，用于检测所述指数磁体，

其中，所述扭矩指数传感器进一步包括突出地形成在所述外壳上的第三固定柱，

其中，所述上收集器进一步包括第二通孔，

其中，所述第二通孔形成在与所述第三固定柱的位置对应的位置处，并且所述第三固定柱穿过所述第二通孔并且被热熔以形成帽，该帽将所述上收集器牢固地固定到所述外壳的内表面，

其中，所述第二固定柱和所述第三固定柱形成在所述第一固定柱的两侧，

其中，所述第二固定柱与所述第一固定柱之间的距离对应于所述第三固定柱与所述第一固定柱之间的距离，

其中，所述第一固定柱设置在所述上收集器的外周，所述第二固定柱和所述第三固定柱与所述上收集器的外周间隔开。

2.如权利要求1所述的扭矩指数传感器，其中，所述上收集器的末端与所述第一磁性元件接触，

其中，所述下收集器的末端与所述第一磁性元件接触。

3.如权利要求1所述的扭矩指数传感器，其中，所述第一通孔和所述第二通孔相对于所述上收集器的重心对称地形成，

其中，所述第二固定柱的直径对应于所述第三固定柱的直径。

4.如权利要求1所述的扭矩指数传感器，其中，所述第一通孔和所述第二通孔形成在与耦接到所述上收集器的所述外壳进行表面接触的区域处。