CN103424218B - 转矩角传感器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例性实施例的转矩角传感器包括中心布置有旋转轴的壳体处的转矩传感器单元和角度传感器单元，所述转矩传感器单元包括安装在壳体内的定子，可旋转地安装于定子中心；结合所述旋转轴的旋转操作的转矩磁体；安装在壳体的收集器，以传送所述转矩磁体的磁场；在一个封装中形成有独立工作的第一磁装置和第二磁装置的磁装置模块，以检测所述收集器传送的磁场，以及安装有磁装置模块的PCB（印刷电路板），其中所述PCB安装在垂直于所述旋转轴的轴向上并在远端安装有所述磁装置模块。

Description

转矩角传感器

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年5月17日提交的韩国申请编号10-2012-0052340以及2012年6月5日提交的韩国申请编号10-2012-0060437并要求享有其优先权，在此通过引用的方式将其公开内容全部并入本文中。

技术领域

根据本发明的示例性和非限制性实施例的教导总体上涉及一种安装于车辆上以检测输入轴与输出轴之间转矩变化的转矩传感器，并且涉及一种配置成测量输入轴与输出轴之间旋转角变化的转矩角传感器。

背景技术

通常，几乎每辆车都采用了电动助力转向系统。也就是说，使用以独立动力辅助车辆转向力的转向系统来增强车辆的运动稳定性。

常规上，辅助转向装置使用的是液压，但从减小发动机载荷、减小重量、增强转向稳定性和加快回复力的角度考虑，当今越来越多地采用了电动助力转向（EPS）系统，其适于经由减速机构向转向轴传送电动机的旋转输出。

配置EPS系统，使得电子控制单元（ECU）响应于速度传感器、转矩传感器和角度传感器检测到的转向状态和驾驶员操纵信息来驱动电动机，以增强转向稳定性并提供快速回复力，由此驾驶员能够安全地使车辆转向。

速度传感器是检测行驶车辆行驶速度的装置，转矩传感器是输出与转矩成比例的电信号的装置，该信号是通过将转矩施加到转向轴检测出来的，角度传感器是输出与转向柱的旋转角成比例的电信号的装置。

同时，配置转矩传感器，使得使用至少两个磁装置来测量施加到转向柱的转矩，由此，即使一个磁装置发生故障或执行错误操作，另一个磁装置仍在正常状态工作。不过，这种配置还存在弊端，即转矩传感器变得庞大，每个磁装置必须单独安装在印刷电路板上。

同时，转矩角传感器是这样的：在外壳内设置转子和定子，并且转矩角传感器包括安装于转子上的主齿轮和至少两个与主齿轮相啮合的子齿轮。磁铁沿转矩传感器中转子的周边布置，将具有与磁铁一极相对应的凸块的定子布置在外围，从而响应于磁铁和定子之间相互转数差异以检测磁荷，由此检测到输入轴和输出轴的转矩，然后将其传送到ECU。

就角度传感器而言，驾驶员旋转方向盘以引起由连接到转向柱的主齿轮旋转与转向柱的旋转联合产生的转向柱和驱动轴之间的旋转角差，此时，磁装置识别出连接到与主齿轮相啮合的子齿轮的磁铁的磁场和旋转方向，并将其信号传送到ECU。通常，AMRIC和HallIC被广泛应用于磁装置。

同时，就常规角度传感器而言，其中主齿轮每旋转一圈子齿轮旋转大致两圈，子齿轮每旋转一圈的最大误差大约为一度，因此，需要在控制器安装一种能够减小由角度传感器输出的角度非线性的影响的算法，结果，需要开发一种能够使误差最小化的角度传感器。

发明内容

本发明旨在克服上述问题/缺点，本发明的一个目的是提供一种转矩角传感器，包括转矩传感器单元和角度传感器单元，转矩传感器单元能够通过减少部件数量并在结构上加以改进以实现微型化而降低制造成本，角度传感器单元被配置成通过减少主齿轮和子齿轮的齿数使主齿轮和子齿轮微型化，并通过优化子齿轮的布置位置使产品微型化。

本发明的另一个目的是提供一种具有角度传感器单元的转矩角传感器，角度传感器单元被配置成通过优化子齿轮的旋转来减小角度传感器的误差，从而改善输出的线性度。

本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本领域的技术人员从以下描述将清楚地认识到至此尚未提到的任何其他技术问题。

在本发明的一般方面中，提供了一种转矩角传感器，所述转矩角传感器包括：中心布置有旋转轴的壳体；安装在所述壳体内的转矩传感器单元，以检测输入轴与输出轴之间的转矩变化；以及安装在所述壳体内的角度传感器单元，以检测所述输入轴与所述输出轴之间的角度变化，其中每个所述转矩传感器单元和所述角度传感器单元安装在所述壳体不同部分。

优选地，但并非必要地，转矩传感器单元可以包括：安装在壳体内的定子，可旋转地安装于定子中心；结合所述旋转轴的旋转操作的转矩磁体；安装在壳体的收集器，以传送所述转矩磁体的磁场；在一个封装中形成有独立工作的第一磁装置和第二磁装置的磁装置模块，以检测所述收集器传送的磁场，以及安装有磁装置模块的PCB（印刷电路板），其中所述PCB安装在垂直于所述旋转轴的轴向上并在远端安装有所述磁装置模块。

优选地，但并非必要地，收集器可以包括布置在定子的上表面的上收集器，以及布置在定子的下表面的下收集器，其中上、下收集器对称设置并在其中心处与第一传输构件和第二传输构件一体地形成。

优选地，但并非必要地，所述第一传输构件和所述第二传输构件可以与所述上收集器和所述下收集器形成为一体，所述第一传输构件和所述第二传输构件至少弯曲两次，并在其远端与所述磁装置模块形成面接触。

优选地，但并非必要地，所述磁装置模块可以设置成AMR（各向异性磁阻）IC和HallIC中任一个。

优选地，但并非必要地，所述壳体可以形成有比定子的高度高1.2至1.5倍的高度。

优选地，但并非必要地，所述角度传感器单元可以包括结合所述旋转轴的旋转一起旋转的主齿轮和齿轮耦合到所述主齿轮的第一子齿轮，所述旋转轴形成有耦合到中心的转向输入轴和输出轴；以及齿轮耦合到所述主齿轮和所述第一/第二子齿轮中任一个的第二子齿轮，其中所述主齿轮和所述第一/第二子齿轮安装在所述壳体内，在所述主齿轮旋转一圈的情况下，所述第二子齿轮旋转四至八圈。

优选地，但并非必要地，在所述主齿轮旋转一圈的情况下，所述第二子齿轮可以旋转四圈。

优选地，但并非必要地，所述主齿轮和所述第一子齿轮的转数比可以为1：3.7778。

优选地，但并非必要地，所述主齿轮的齿数可以为68，所述第一子齿轮的齿数可以为18，并且所述第二子齿轮的齿数可以为17。

优选地，但并非必要地，所述壳体可以包括安装有所述主齿轮的主壳体，以及在所述主壳体末端突出形成并安装有所述第一和第二子齿轮的子壳体。

优选地，但并非必要地，所述主壳体可以形成有直径大于所述主齿轮的直径的内空间单元，并可以设置成具有与所述子壳体相通的连接单元的圆柱形状。

优选地，但并非必要地，所述子壳体可以采取宽度小于所述主壳体的半径、厚度与所述主壳体的厚度相对应的矩形形状。

优选地，但并非必要地，所述子壳体可以形成有从所述主壳体的一侧的壁表面延伸的独立隔室单元，并形成有比所述第一和第二子齿轮的容积大但比所述主壳体的容积小的容积。

优选地，但并非必要地，所述第一子齿轮和所述第二子齿轮在其每个主体处安装有磁体，与安装在所述子壳体的所述第一子齿轮和所述第二子齿轮处的磁体相对的表面具有设置成检测所述磁体的磁力的AMR（各向异性磁阻）IC和HallIC中任一种的磁装置。

根据本发明示例性实施例的转矩角传感器具有如下有益效果：封装多个磁装置，以简化成一个磁装置封装，从而降低制造成本，并通过减少部件数量来简化组装过程，由此可以通过减小转矩传感器的高度对产品进行微型化。

另一个有利效果是：将形成角度传感器单元的主齿轮和子齿轮中的齿数减少，以形成尺寸小于常规齿轮的齿轮，将主齿轮和子齿轮布置在相互不同的壳体中，以能够对形成角度传感器的壳体进行微型化，这有利于角度传感器的微型化。

又一个有利效果是，相对于常规子齿轮，增大了子齿轮的转数，以相对于常规磁装置改善磁装置相对于子齿轮的每一圈累积的非线性的自我误差比。

附图说明

包括附图是为了提供对本发明的进一步理解，附图被并入本发明并构成本申请一部分，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示意性透视图，示出了根据本发明的示例性实施例的转矩角传感器；

图2是分解透视图，示出了根据本发明的示例性实施例的磁装置和收集器的组装状态；

图3是图1的侧视图；

图4是图1的平面视图；

图5是根据本发明的转矩角传感器的示意性结构图；以及

图6是示意图，示出了主齿轮和图5第一/第二子齿轮之间的连接结构。

具体实施方式

参考以下示例性实施例的详细描述和附图将更容易理解本发明的优点和特征。为了简洁清晰起见，省略了公知功能、配置或构造的详细说明，以免因不必要的细节使本发明的描述模糊不清。因此，本发明不限于下文将要描述的示例性实施例，而是可以实现为其他形式。

在附图中，为了方便起见，可能放大或缩小部件的宽度、长度、厚度等。此外，在整个说明书中，在解释附图时，相同的元件分配相同的附图标记，将省略彼此相同的解释。

因此，说明书和权利要求中使用的特定术语或词汇的含义不应限于字面上或通常采用的含义，而是应当根据用户或操作员的意图和惯常用法进行理解或可能是不同的。因此，特定术语或词汇的定义应当基于整个说明书中的内容。文中的术语“一个”和“一种”不表示数量限制，而是表示存在至少一个所提到的项目。

本文中可能使用的术语“基本上”和“大致”为其对应项目和/或项目间的相对性提供了行业接受的公差。这种行业接受的公差在小于百分之一到百分之十的范围内，并且对应于，但不限于，部件值、角度等。

图1是示意透视图，示出了根据本发明示例性实施例的转矩角传感器，图2是分解透视图，示出了根据本发明示例性实施例的磁装置和收集器的组装状态，图3是图1的侧视图，图4是图1的平面视图。

参考图1，根据本发明示例性实施例的转矩角传感器可以包括在壳体（1）内形成的转矩传感器单元和角度传感器单元。如图1所示，转矩传感器单元可以包括定子（10）、转矩磁体（20）、收集器（30）、磁装置模块（40）和PCB（印刷电路板，50）。

壳体（1）中可以形成有容纳定子（10）、转矩磁体（20）、收集器（30）、磁装置模块（40）和PCB（50）的空间单元，并且可以形成转矩角传感器的外部形态。壳体（1）的高度（H，见图3）可以对应于定子（10）的高度，壳体（1）的高度可以优选为定子高度的1.2至1.5倍。本发明的一个目的是提供一种纤细的转矩角传感器，使得壳体（1）的高度（H）优选地尽可能小。

定子（10）包括上定子（11）和下定子（12）。上、下定子（11，12）包括有多个齿，每个齿都交替布置，其中每个齿优选地布置成间隔转矩磁体（20）预定距离。转矩磁体（20）可以采用环形，可以在周边交替形成有N极和S极。可以通过转矩磁体支架（未示出）结合旋转轴（2）的旋转共同旋转转矩磁体（20）。收集器（30）可以包括上收集器（31）和下收集器（32）。

参照图1和2，可以将每个上、下收集器（31，32）设置为对称形状，它们可以环绕环形转矩磁体（20）周长的一部分。此外，每个上、下收集器（31，32）都可以在中央形成有第一传输构件（31a）和第二传输构件（32a）。第一和第二传输构件（31a，32a）可以与上、下收集器（31，32）形成为一体，并且优选地，第一传输构件（31a）可以从上收集器（31）的上侧弯曲到上收集器（31）的底侧，而第二传输构件（32a）可以从下收集器（32）的底侧弯曲到下收集器（32）的上侧。此外，如图2所示，第一和第二传输构件（31a，32a）可以优选形成于上、下收集器（31，32）的大致中心处。

此外，第一和第二传输构件（31a，32a）可以与上、下收集器（31，32）形成一体，但是优选地，可以在由金属材料形成的上、下收集器（31，32）的远端形成扩展单元，并且扩展单元可以弯曲，以允许与磁装置模块（40）的上表面和下表面形成面接触。

也就是说，可以基于旋转轴（2）的轴向，相对于轴向垂直地形成上、下收集器（31，32）的主体部分，第一和第二传输构件（31a，32a）在从上、下收集器（31，32）伸出时可以弯曲为直角（90°），以便与轴向平行。此外，接触磁装置模块（40）的远端可以从第一和第二传输构件（31a，32a）处再次弯曲为直角（90°），以便与上、下收集器（31，32）平行。

本发明示例性实施例的特征是使用一件式磁装置模块（40）的转矩角传感器。即，如图2所示，磁装置模块（40）中可以包括至少一对第一和第二磁装置（41，42）。然而，本发明并不限于此，如有必要，磁装置模块（40）可以包括两个或更多磁装置。

第一和第二磁装置（41，42）可以被配置成单独工作，设置于配置在一个封装模块中的磁装置模块（40）中，并且可以通过将磁装置模块（40）安装在PCB（50）上的配置被一次性安装。

同时，可以这样布置磁装置模块（40），使得第一和第二磁装置（41，42）间隔开预定距离，以避免第一和第二磁装置（41，42）互相干扰。在这时，该预定距离可以超过第一和第二磁装置（41，42）的每个宽度。

同时，形成磁装置模块（40）的磁装置可以为AMR（各向异性磁阻）IC和HallIC的任意一个。

参考图3和4，根据本发明的示例性实施例，PCB（50）可以在远端安装磁装置模块（40），并可以向着垂直于旋转轴（2）轴向的方向安装磁装置模块（40）。参考图4，PCB（50）设置能够固定壳体（1）的螺丝耦合孔（51），并可以额外形成用于连接到控制器的端子孔（未示出）。

现在，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的转矩角传感器的操作。

在驾驶员转动方向盘的情况下，转动了连接到方向盘的旋转轴（2）以转动转矩磁体（20）。然后，可以通过收集器（30）的第一和第二传输构件（31a，32a）将转矩磁体（20）的磁场变化传输到磁装置模块（40）。

这时，在收集器（30）的大致中心处设置每个金属材料形成的第一和第二传输构件（31a，32a）的唯一一个，第一和第二传输构件（31a，32a）的远端与具有一件式零件的磁装置模块（40）的上表面和下表面形成面接触，其中磁装置模块（40）能够响应于转矩磁体（20）的旋转而检测磁场的变化。

同时，在磁装置模块（40）中可以具有在一个封装内安装成多件的第一和第二磁装置（41，42），其中第一和第二磁装置（41，42）能够逐个检测收集器（30）收集的磁场变化值。

尽管现有技术利用均形成有不同部分的两个磁装置检测转矩磁体（20）的磁场变化，但根据本发明示例性实施例逐个形成于一个磁装置模块（40）内的一对磁装置（41，42），使得尽管用于检测两个磁装置产生的磁场变化的结构本身可能相同，但在一个磁装置模块（40）安装在PCB（50）处的情况下，优点是通过减少部件的数量并进一步简化组装过程来降低制造成本。

此外，因为安装在磁装置模块（40）上的PCB（50）在向着垂直于旋转轴（2）的轴向的方向安装于壳体（1）时在远端处安装磁装置模块（40），所以可以将壳体（1）的高度（H）配置成对应于定子（10）的高度。于是，与现有结构相比，可以使壳体（1）的高度（H）最小化。

现在，将详细描述根据本发明示例性实施例的角度传感器和转矩角传感器。

图5是根据本发明的转矩角传感器的示意结构视图，图6是示出了图5的主齿轮和第一/第二子齿轮之间的连接结构的示意图。

尽管本发明涉及角度传感器，但近来能够同时测量旋转轴转矩和旋转角的复合传感器受到关注，替代了仅测量旋转轴角度的单一传感器，因此本发明将描述能够同时测量转矩和角信息的转矩角传感器。

参考图5，转矩角传感器包括转矩传感器单元和角度传感器单元，可以分别连接到输入轴（1113）和输出轴（114）。此时，驾驶员的力可以转动输入轴（1113）以转动方向盘，可以通过连接到车辆的前轮，从输入轴接收力来转动输出轴（1114）。

转矩传感器单元包括轮齿（1111）和转矩磁体（1112）。轮齿（1111）可以与定子一体地形成，可以在转矩磁体（1112）的周边布置每个轮齿，转矩磁体与输入轴（1113）一起旋转，每个轮齿与另一个间隔预定距离，可以利用耦合到定子的收集器（1120）收集响应于转矩传感器（1112）旋转的磁场变化。

可以将转矩磁体（1112）设置为近似环形，并可以与S极和N极交替布置，并可以结合输入轴（1113）的旋转被转动，以转动转矩磁体（1112）。

可以由磁装置（1130）检测由收集器（1120）收集的磁信息，由此检测输入轴（1113）的转矩。此时，磁装置（1130）优选形成有HallIC，如有必要，可以形成有AMRIC。磁装置（1130）优选地耦合到预定的PCB（1131）。

参考图5和6，角度传感器单元可以包括安装于壳体（1010）内的主齿轮（1020）和子齿轮（1030）。壳体（1010）优选地被安装有主齿轮（1020）的主壳体（1011）以及安装有第一和第二子齿轮（1031，1032）的子壳体（1012）分开。

主壳体（1011）可以形成为大于主齿轮（1020）的直径，可以形成在平直表面（区域）处，具有如图所示的近似圆。同时，优选地，在主壳体（1011）的中心形成有通孔，能够允许输入轴（1113）和输出轴（1114）穿过。

子齿轮（1012）可以形成为与主壳体（1011）的一个表面处的壁表面相通，主齿轮（1020）和第一子齿轮（1031）可以在主壳体（1011）和子壳体（1012）之间的连接单元处啮合。尽管子壳体（1012）可以采取各种形状，但根据本发明的示例性实施例的子壳体（1012）优选地形成有与大致矩形形状的主壳体（1011）相对应的厚度。此时，子壳体（1012）的宽度优选地小于主壳体（1011）的直径，更优选地，与主壳体（1011）的半径相对应。

同时，主齿轮（1020）可以形成为环形，与输入轴（1113）和/或输出轴（1114）一起旋转，子齿轮（1030）可以配置有与主齿轮（1020）一起旋转的第一和第二子齿轮（1031，1032）。

参考图5，第一和第二子齿轮（1031，1032）可以安装有磁体（1031a），与磁体（1031a）相对应的壳体（1010，参见图6）可以安装有检测磁体（1031a）磁力的磁装置（1031b）。磁装置（1031b）可以形成有AMR（各向异性磁阻）IC或HallIC。需要将磁装置（1031b）布置在与磁体（1031a）相对的表面处，如图5所示，优选地将磁装置（1031b）安装在形成壳体（1010）的一部分的子壳体（1012）的底表面处。

根据本发明的另一示例性实施例的每个主齿轮（1020）以及第一和第二子齿轮（1031，1032）个都是齿轮耦合的，能够结合主齿轮（1020）的旋转来转动第一和第二子齿轮（1031，1032）。

也就是说，在转动主齿轮（1020）的情况下，第一和第二子齿轮（1031，1032）能够逐个结合主齿轮（1020）的旋转而旋转，因为第一和第二子齿轮（1031，1032）是逐个齿轮耦合到主齿轮（1020）的，此时，如果将第一子齿轮（1031）的齿数和第二子齿轮（1032）的齿数配置成相同，第一和第二子齿轮（1031，1032）能够旋转与主齿轮（1020）相同的转数，如果将第一子齿轮（1031）的齿数和第二子齿轮（1032）的齿数配置成不同，第一和第二子齿轮（1031，1032）能够基于相应的齿轮比旋转与主齿轮（1020）不同的转数。如有必要，可以改变第一和第二子齿轮（1031，1032）的转数比。

主齿轮（1020）和形成有第一和第二子齿轮（1031，1032）的子齿轮（1030）优选地形成有同一种类型的齿轮，可以根据本发明的示例性实施例的主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）可以配置有正齿轮。

此外，每个主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）都形成有预定的轮齿比，第二子齿轮（1032）的转数可以在主齿轮（1020）旋转一圈的情况下旋转四至八圈。

根据本发明的示例性实施例，可以将基于主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）的轮齿的主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）之间的转数比设置为1:3.7778：4的比值，从而在主齿轮（1020）旋转一周的情况下，第二子齿轮（1032）的转数旋转四圈。为此，主齿轮（1020）的齿数可以是68，第一子齿轮（1031）处的齿数可以是18，第二子齿轮（1032）的齿数可以是17。

尽管主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）之间的齿轮比常规为1：1.7778：2的比值，以允许在主齿轮（1020）一个旋转周期旋转两圈，主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）之间的周期被配置为1620度，本发明中齿轮间的周期被配置成均等地维持在1620度，但将基于主齿轮（1020）和第一和第二子齿轮（1031，1032）齿数的齿轮转数比变为1：3.7778：4，以允许在主齿轮（1020）一个旋转周期第二子齿轮（1032）旋转四圈。

此时，将齿轮之间的周期固定在1620度的含义是，在主齿轮（1020）和子齿轮（1031，1032）顺时针或逆时针旋转的情况下，主齿轮（1020）和子齿轮（1031，1032）返回原始位置，根据本发明的角度传感器在本范围内是可使用的。

根据本发明，可以按照常规配置维持每个齿轮间的周期，使得常规配置可以迅速被本发明改进的转矩角传感器替代，并且在现有产品中安装在控制器中用于误差补偿的程序不需要进行任何改变的情况下使用。

此外，在减少相对于主齿轮（1020）的子齿轮（1031，1032）齿数并增加基于子齿轮齿数的转数的情况下，可以减小主齿轮（1020）和子齿轮（1031，1032）的整个尺寸，以提供进一步微型化的角度传感器。

再者，因为主齿轮（1020）和负责输出精细增益的第二子齿轮（1032）之间的转数比从常规的两倍增大了两倍，到达四倍，所以可以将磁装置测量的数据量增加两倍，由此将测量误差减小50%。

同时，优选地将第二子齿轮（1032）配置成相对于主齿轮（1020）的一次旋转以2n的转数比旋转。然而，在将第二子齿轮（1032）的转数配置成过大的情况下，齿轮的制造变得困难，从而优选地将第二子齿轮（1032）的转数配置成最大为8。

在将本发明应用于如上所述的转矩角传感器的情况下，考虑到可以将壳体（1010）用作形成转矩角传感器外部的外壳，所以可以将主齿轮（1020）安装在定子的下表面，可以在与第一和第二子齿轮（1031，1032）相同的平面表面上布置主齿轮（1020）。

通常，按照如图所示的方式布置两个子齿轮的原因是实现有效转数的差异，因此对于本领域的技术人员而言，如果设计需要，显然可以安装一个子齿轮、三个或更多子齿轮。

同时，尽管为了容易理解方便起见，上文例示了将本发明的配置应用于转矩角传感器，但本发明不限于此。也就是说，可以将本发明应用于耦合到如上所述的转矩传感器的TAS（转矩角传感器），并应用于包括TIS（转矩指数传感器）的复合传感器。此外，可以将本发明应用于角度传感器，以计算减去转矩传感器的旋转轴的纯旋转角。

作为非限制性示例，在将以上配置用于包括转矩指数传感器的复合传感器的情况下，可以在主齿轮（1020）的下表面布置指数磁体（未示出），作为结合壳体（1011）内的输出轴（1114）旋转的位置，可以在子壳体（11）一侧安装检测指数磁体一种转数的指数传感器。

对于如上所述配置的角度传感器单元而言，第二子齿轮（1032）的转数从常规的两倍转数增加两倍，到达四倍转数，由此响应于转数比，HallIC相对于非线性度的自我误差比减小，由此改善了角度传感器单元处输出值的可靠性。

此外，本发明在减小角度传感器单元尺寸方面是有利的，因为第一和第二子齿轮（1031，1032）处的齿数相对于现有技术减少，第一和第二子齿轮（1031，1032）的尺寸被微型化。也就是说，主齿轮（1020）容纳在主壳体（1011）中，第一和第二子齿轮（1031，1032）容纳在子壳体（1012）中，子壳体是与主壳体（1011）独立的空间单元，以能够使主壳体（1011）处的直径最小化。

尽管已经参考其若干示例性实施例描述了实施例，但显然本领域的技术人员可以设计出很多其他修改和实施例，它们将落入本发明原理的精神和范围内。更具体地讲，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，可以在部件和/或主体布置、主体布置方面进行各种变化和修改。

Claims (15)

1.一种转矩角传感器，所述转矩角传感器包括：

中心布置有旋转轴的壳体；

安装在所述壳体内的转矩传感器单元，以检测输入轴和输出轴之间的转矩变化；以及

安装在所述壳体内的角度传感器单元，以检测所述输入轴和所述输出轴之间的角度变化，

其中所述转矩传感器单元和所述角度传感器单元的每一个安装在所述壳体不同部分，

其中所述转矩传感器单元包括：

安装在所述壳体内的定子；

可旋转地安装在所述定子中心的转矩磁体，所述转矩磁体与所述旋转轴旋转操作协同；

收集器，所述收集器安装在所述壳体上传输所述转矩磁体的磁场；

磁装置模块，所述磁装置模块形成有在一个封装中单独操作的第一磁装置和第二磁装置以检测收集器传送的磁场；以及

安装有所述磁装置模块的印刷电路板，

其中所述收集器包括布置于定子的上表面的上收集器和布置于定子的下表面的下收集器，

其中第一传输构件和第二传输构件与所述上收集器和所述下收集器形成为一体，

其中所述第一传输构件和所述第二传输构件与一件式的所述磁装置模块的上表面和下表面分别形成面接触，

其中所述角度传感器单元包括：

与所述旋转轴的旋转相协同地一起旋转的主齿轮，所述旋转轴形成有耦合到中心的输入轴和输出轴；

齿轮耦合到所述主齿轮的第一子齿轮；以及

齿轮耦合到所述第一子齿轮的第二子齿轮，

其中所述主齿轮和所述第一/第二子齿轮安装在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的转矩角传感器，其中所述印刷电路板被布置在垂直于所述旋转轴的轴向的方向上并在其远端安装有磁装置模块。

3.根据权利要求2所述的转矩角传感器，其中收集器包括布置于定子的上表面的上收集器和布置于定子的下表面的下收集器，其中所述上收集器和所述下收集器对称设置并在其中心处与第一传输构件和第二传输构件一体地形成。

4.根据权利要求3所述的转矩角传感器，其中所述第一传输构件和所述第二传输构件与所述上收集器和所述下收集器形成为一体，所述第一传输构件和所述第二传输构件至少弯曲两次，并在其远端与所述磁装置模块形成面接触。

5.根据权利要求1所述的转矩角传感器，其中所述磁装置模块设置成各向异性磁阻IC和HallIC中任一个。

6.根据权利要求1所述的转矩角传感器，其中所述壳体形成有比所述定子的高度高1.2至1.5倍的高度。

7.根据权利要求1所述的转矩角传感器，在所述主齿轮旋转一圈的情况下，所述第二子齿轮旋转四至八圈。

8.根据权利要求7所述的转矩角传感器，其中在所述主齿轮旋转一圈的情况下，所述第二子齿轮旋转四圈。

9.根据权利要求7所述的转矩角传感器，其中所述主齿轮与所述第一子齿轮之间的转数比为1：3.7778。

10.根据权利要求7所述的转矩角传感器，其中所述主齿轮的齿数为68，所述第一子齿轮的齿数为18，并且所述第二子齿轮的齿数为17。

11.根据权利要求7所述的转矩角传感器，其中所述壳体包括安装有所述主齿轮的主壳体，以及在所述主壳体的末端突出形成并安装有所述第一子齿轮和所述第二子齿轮的子壳体。

12.根据权利要求11所述的转矩角传感器，其中所述主壳体形成有直径大于所述主齿轮的直径的内空间单元，并被设置为具有与所述子壳体相通的连接单元的圆柱形状。

13.根据权利要求11所述的转矩角传感器，其中所述子壳体采取宽度小于所述主壳体的半径、厚度与所述主壳体的厚度相对应的矩形形式。

14.根据权利要求11所述的转矩角传感器，其中所述子壳体形成有从所述主壳体的一侧的壁表面延伸的独立隔室单元，并形成有比所述第一子齿轮和所述第二子齿轮的体积大但比所述主壳体的容积小的容积。

15.根据权利要求13所述的转矩角传感器，其中所述第一子齿轮和所述第二子齿轮在其每个主体处安装有磁体，所述子壳体的与安装在所述第一子齿轮和所述第二子齿轮处的所述磁体相对的表面具有设置成检测所述磁体的磁力的各向异性磁阻IC和HallIC中任一种的磁装置。