CN106468607A - 转子及包含该转子的扭矩传感器与电动助力转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转子，以及包含该转子的扭矩传感器与电动助力转向系统，所述转子包括：轴套，所述轴套具有轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，并且所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及固定部，所述固定部固定所述磁体的上部。由于上述结构，即使当磁体破损时，也防止破损的磁体脱离。

Description

转子及包含该转子的扭矩传感器与电动助力转向系统
相关申请的交叉引用
本申请主张于2015年8月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.P10-2015-0117263以及于2016年4月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.P10-2016-0052659的权益，上述案件的内容通过引用的方式被并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种转子、以及包含该转子的扭矩传感器与电动助力转向系统。
背景技术
一般地，使用单独的电源的辅助转向系统被用作用于保证车辆的转向稳定性的装置。
通常，液压装置已被用作上述辅助转向系统。然而，近来，已经使用具有小功率损耗和优异精度的特点的电动助力转向(EPS)系统。
在上述EPS系统中，电子控制单元(ECU)根据由速度传感器、转向角传感器以及扭矩传感器感测的行驶状况操作电动机(motor)，以保证转弯稳定性(cornering stability)并且提供快速的恢复力。由于上述情况，驾驶员能够安全驾驶。
然而，被施加到转向轴的角速度、扭矩或转向角必须被测量以允许这种动力系统(power system)作为操纵方向盘的力进行干预。
通常，转向角传感器用于测量转向轴的旋转角，扭矩传感器(torque sensor)用于测量转向扭矩(torque)。
然而，近来，已经广泛使用了能够同时感测扭矩和旋转角的扭矩角传感器(torqueangle sensor，TAS)。然而，由于检测转向角或转向角速度的TAS的制造过程很复杂，并且很有可能TAS会发生失效或故障，所以有时使用会使用采用指数传感器(index sensor)原理的扭矩指数传感器(TIS)。
同时，通常用在TAS与TIS中的磁体形成为环形，并且通过粘合(bonding)被固定到轭(yoke)，使得所述磁体的垂直移动可以被控制。
然而，当所述磁体仅被固定在垂直方向上，并且由于外部冲击导致在所述磁体上产生裂纹或所述磁体破损时，所述破损的磁体可能在其圆周方向上脱离，使得所述磁体从其安装位置脱离。存在脱离的磁体损伤安装在所述磁体周围的其他传感器以及所损伤的磁体不能正常地形成磁场的风险，因此存在不能测量所述转向轴的扭矩的问题。
发明内容
本发明的技术目的是解决上述问题，并且本发明提供一种转子，所述转子具有改善的安装结构以即使当在感测车辆的转向轴的扭矩的传感器中使用的磁体破损时也能防止所述磁体从初始安装位置脱离，以及包括该转子的扭矩传感器与电动助力转向系统。
根据一个实施例，上述目的通过下述转子来实现，所述转子包括：轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，并且所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及固定部，所述固定部固定所述磁体的上部。
优选地，所述固定部可以设置有通过用粘合剂填充形成在所述磁体的内侧中的粘合凹槽形成的第一粘合层，所述粘合凹槽沿着所述磁体的圆周方向在所述磁体的内侧中形成。
优选地，所述固定部可以设置有环形的固定部件，并且被耦接到形成在所述磁体的上部中的固定凹槽。
同时，凹凸部可以形成在所述磁体的上表面上。
这里，所述凹凸部可以沿着所述磁体的上表面的圆周方向设置有多个。
另外，所述凹凸部可以形成为楔形(wedge shape)。
同时，形成为从所述磁体的下部突出的固定突起可以被耦接到通过切割所述止动件的一段而形成的键槽(key groove)。
另外，形成为从所述止动件突出的固定突起可以被耦接到形成在所述磁体的下部中的键槽。
同时，所述止动件可以形成为沿所述轴套主体的端部突出。
这里，所述止动件的端部可以在与所述磁体插入的方向相对的方向上弯曲。
另外，形成为从所述磁体的下部突出的固定突起可以被耦接到通过将止动件形成为弯曲的而形成的止动件凹槽。
所述转子还可以包括形成在所述轴套主体的外周面与所述磁体的内周面之间的第二粘合层。
根据另一实施例，通过以下扭矩传感器可以实现上述目的，所述扭矩传感器包括：外壳；定子，所述定子设置在所述外壳的内部；以及转子，所述转子设置在所述定子的内部，其中，所述转子包括：轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，其中，所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及固定部，所述固定部固定所述磁体的上部。
优选地，凹凸部可以形成在所述磁体的上表面上。
另外，所述转子的中心点(central point)可以通过与所述凹凸部接触的夹具(jig)调节。
优选地，所述固定部可以设置有通过用粘合剂填充形成在所述磁体的内侧中的粘合凹槽形成的第一粘合层，所述粘合凹槽可以沿着所述磁体的圆周方向在所述磁体的内侧中形成。
优选地，所述固定部可以设置有环形的固定部件，并且被耦接到形成在所述磁体的上部中的固定凹槽。
根据又另一实施例，通过包含转向轴与扭矩传感器的电动助力转向系统来实现上述目的，其中，所述扭矩传感器包括：外壳；定子，所述定子设置在所述外壳的内部；以及转子，所述转子设置在所述定子的内部，其中，所述转子包括：轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，并且所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及固定部，所述固定部固定所述磁体的上部，其中，所述转子的轴套被连接到所述转向轴。
优选地，凹凸部可以形成在所述磁体的上表面上。
另外，所述转子的中心点可以通过与所述凹凸部接触的夹具调节。
附图说明
通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的上述目的的和其他目的、特征和优点对本领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见，其中：
图1是示出了根据实施例的转子的透视图；
图2是示出了根据实施例的转子的分解透视图；
图3是示出了根据实施例的转子的下透视图；
图4A是示出了根据实施例的转子的粘合凹槽(bonding groove)的视图；
图4B是示出了填充在根据实施例的转子的粘合凹槽中的第一粘合层的视图；
图5是示出了根据实施例的转子的第二粘合层的截面图；
图6是示出了根据另一实施例的转子的分解透视图；
图7是示出了根据另一实施例的转子的分解截面图；
图8是示出了根据另一实施例的转子的截面图；
图9是示出了根据又另一实施例的转子的分解透视图；以及
图10是示出了根据实施例的扭矩传感器的分解透视图。
具体实施方式
由于本发明可以以各种方式进行修改并且可以具有多种实施例，特定的实施例在附图中被示出并且在本说明书中被详细描述。然而，应当理解，本发明不限制于所述特定的公开的实施例，而是包括在本发明的精神及技术范围内包含的所有修改、等同物或替代物。
包括诸如“第二”、“第一”等的序数词可以用于描述各种组件，但是这些组件没有被这些术语限制。这些术语仅用于将一个组件同其他组件区分开的目的。例如，第一组件可以被指定为第二组件而不脱离本发明的范围。同样地，第二组件可以被指定为第一组件。术语“和/或”包括多个公开的相关条目与来自所述多个公开的相关条目中的任一条目两者的组合。
当任意组件被描述为“被连接到”或“被联结到”另一组件时，应当理解为意味着又另一组件可以存在于其之间或者意味着任意组件可以直接连接到或联结到第二组件。相反，当任意组件被描述为“被直接连接到”或“被直接联结到”另一组件时，这应当理解为没有组件存在于其之间。
在所述实施例的描述中，当任意一个结构部件被描述为形成在另一结构部件“之上”或“之下”时，其可以指两种组件直接彼此接触的情况或另一结构部件间接布置在两个组件之间的情况。另外，术语“之上或之下”可以表示相对于一个结构部件的向上方向以及向下方向。
本申请的说明书中的术语仅用于说明特定实施例，并且不是旨在限制本发明。单数表述能够可以包括复数表述，除非上下文另有说明。在本说明书中，术语“包括”和“具有”旨在表明所示出的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合存在，而不排除一个或多个不同的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或者其增加物的可能性。
除非另有限定，否则本文所用的包括技术术语或科学术语的所有术语具有与本发明所属领域中的具有普通知识的人员通常理解的含义相同的含义。在通常使用的字典中限定的术语应当理解为具有与相关技术的上下文中所用的含义一致的含义，而不是解释为理想化的或过于正式的含义，除非这在本说明书中明确限定。
下文中，将参见附图详细描述本发明的实施例。与已经示出的其他组件相同或对应的组件可以通过相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
根据本发明的实施例的转子1、1a与1b可以包括用于防止磁体脱离的结构以及用于防止所述磁体滑动的结构。
防止脱离的结构可以在所述磁体破损(broken)时，防止破损的磁体在径向(radial)方向上脱离。
另外，防止滑动的结构可以防止磁体在其圆周方向上滑动。
下文中，将描述转子1、1a与1b的防止脱离的结构和防止滑动的结构。
参见图1至图5，根据本发明的一个实施例的转子1可以包括轴套(shaft sleeve)100、磁体200以及固定部。这里，固定部可以是将磁体200的上部(upper portion)固定到轴套100的外周面的第一粘合层300。
轴套100被连接到转向轴(未示出)。另外，轴套100可以响应转向轴的旋转而旋转(rotate)。
转向轴可以被耦接到轴套100的内周面。这里，轴套100可以形成为长圆柱形。
轴套100可以包括圆柱形轴套主体110、止动件120以及键槽(key groove)130。
轴套主体110可以形成长圆柱形，并且所述转向轴可以耦接到轴套主体110的内周面。
止动件(stopper)120可以形成在轴套主体110的一侧的端部处。
止动件120可以形成为沿着轴套主体110的下侧处的端部向外突出。
这里，尽管止动件120形成为沿圆周方向在轴套主体110的下侧向外突出的结构被描述为一个实例，但是本发明不一定局限于此。换句话说，多个止动件120可以形成为彼此间隔开且沿圆周方向在轴套主体110的下侧向外突出。
另外，止动件120的端部可以在围绕磁体200的方向上弯曲。换句话说，如图4A与4B所示，止动件120的端部可以在与插入磁体200的方向相对(opposite)的方向上弯曲。
例如，止动件120可以形成为具有如图4A与图4B所示的“L”形截面。
因此，磁体200的下部的一侧可以通过止动件120支撑。
这里，当轴套主体110由金属材料形成时，止动件120可以通过弯曲加工形成。另外，当轴套主体110用树脂材料注塑成型时，止动件120可以通过模塑(molding)与轴套主体110一体形成。
键槽(key groove)130可以通过切割止动件120的一段(one section)形成。如图3所示，可以形成多个键槽130。另外，键槽130可以耦接到从磁体200突出的部分以形成防止滑动的结构，使得可以防止由轴的转动引起的磁体200的滑动。
磁体200被安装以响应轴套100的旋转而旋转(rotate)，并且磁体200可以呈环形，在所述环形上，N极与S极沿磁体200的外周面交替布置。
磁体200可以包括磁体主体210、装入到轴套100的键槽130中的固定突起220以及粘合凹槽230。
如图2所示，磁体主体210可以形成为环形，并且布置在轴套主体110的外周面上以允许止动件120支撑所述磁体主体的一侧。
另外，磁体主体210可以包括形成为耦接到止动件凹槽121的支撑突起211，所述止动件凹槽121通过将将止动件120形成为弯曲的来形成。
支撑突起211可以于磁体主体210的下侧处在磁体主体210的轴向方向上突出。
因此，支撑突起211可以由止动件120支撑以防止磁体主体210在磁体主体210旋转时由于离心力而脱离。
参见图2与图3，固定突起220可以耦接到轴套100的键槽130。固定突起220可以于磁体主体210的下表面212的一侧处在磁体主体210的轴向方向上突出。
如图3所示，多个固定突起220可以被布置，并且可以被耦接到键槽130以防止磁体200根据轴套100的旋转而在圆周方向上滑动。也就是说，转子1的防止滑动的结构可以通过将固定突起220耦接到键槽130形成。
参见图4A，粘合凹槽230可以沿磁体主体210的圆周方向在磁体主体210的内侧处形成。例如，粘合凹槽230可以形成为沿磁体主体210的圆周方向在磁体主体210的内侧处具有阶梯(step)。
另外，参见图4B，粘合凹槽230可以用粘合剂填充以形成第一粘合层300。
因此，磁体200的上部可以通过第一粘合层300固定，并且磁体的下部可以由止动件120支撑。由于以上情况，即使当磁体200上产生裂纹时，通过转子1的固定磁体200的上部和下部的防止脱离的结构可以防止破损的磁体的碎片(pieces)从安装位置脱离，从而避免由破损的磁体的脱离的碎片引起的对不同组件的损害。
例如，对于破损的磁体的每个碎片，因为破损的磁体的碎片的上部通过第一粘合层300固定，而且所述碎片的下部被止动件120支撑，所以可以通过防止脱离的结构防止破损的磁体的碎片从安装位置脱离(deviate)。
同时，磁体200还可以包括在磁体200的上端部上形成的凹凸部240。
凹凸部240可以形成为凹凸形(concave-convex shape)，并且可以沿磁体200的圆周方向在磁体200的上表面上形成。此时，所述凹凸形可以为楔形以促进(facilitate)凹凸部与夹具(未示出)的耦接。另外，可以通过线型细凹槽或者通过一个突起或多个突起获得所述凹凸形。
因此，凹凸部240可以与夹具的一端接触以提供摩擦力。由于上述情况，当调节转子1的中心点(central point)时，旋转力(rotational force)可以通过夹具精确地传送到凹凸部240。
同时，参见图5，转子1还可以包括第二粘合层400。
第二粘合层400可以形成在轴套100的外周面与磁体200的内周面之间。也就是说，轴套100与磁体200可以通过第二粘合层彼此耦接。因此，通过第二粘合层400可以进一步加强所述防止脱离的结构。
这里，可以将粘合剂设置为第二粘合层400。
下文中，将参见图6至图8描述根据本发明的另一实施例的转子1a。然而，在对转子1a的描述中，与构成上述转子1的组件相同的组件用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
当转子1a与转子1相比时，转子1a的固定部与耦接到固定部的磁体不同于转子1的固定部与耦接到固定部的磁体。
参见图1与图6至图8，转子1a可以包括轴套100、磁体200a以及固定部300a。这里，磁体200a可以包括具有支撑突起211的磁体主体210、装入到(fitting into)轴套100的键槽130中的固定突起220、凹凸部240以及固定凹槽250。
如图6与图7所示，固定凹槽250可以沿磁体200a的圆周方向在磁体200a的上部中形成。这里，尽管在磁体200a的上部中形成的固定凹槽250被作为示例来描述和说明，但是本发明不局限于此。所述固定凹槽也可以形成在磁体200a的上部的侧表面中。
固定部300a可以是呈环形的固定部件。而且，固定部件300a可以设置在固定凹槽250中。这里，固定部件可以由具有弹力的橡胶材料形成。
因此，磁体200a的上部可以通过固定部件300a固定，并且所述磁体的下部可以由止动件120支撑。由于上述情况，即使当在磁体200a上产生裂纹时，也可以通过转子1a的固定磁体200a的上部和下部的防止脱离的结构来防止破损的磁体的碎片从安装位置脱离，从而避免由破损的磁体的脱离碎片引起的对不同组件的损害。
即使将通过使用固定凹槽250与固定部件300a来固定磁体200a的上部的转子1a作为示例来描述和说明，本发明也不一定局限于此，并且磁体200a的上部可以使用诸如O型环的固定部件300a来固定而不用形成固定凹槽250。然而，优选地，转子1a包括诸如能够引导安装位置以设定固定部件300a的位置的固定凹槽250的结构。
同时，如图8所示，转子1a还可以包括第二粘合层400。
下文中，将参见图9描述根据本发明的又另一实施例的转子1b。然而，在对转子1b的描述中，与上述的转子1与1a组件相同的组件用相同的附图标记表示，并且将省略其描述。当转子1b与转子1和1a比较时，构成防止滑动结构的转子1b的键槽和固定突起的位置与转子1和1a的键槽和固定突起的位置不同。
转子1b可以包括轴套100a、磁体200b以及固定部300与300a。另外，转子1b还可以包括第二粘合层400。
轴套100a可以包括轴套主体110、止动件120以及固定突起140。
磁体200b可以包括磁体主体210以及装入轴套100a的固定突起140的键槽260。
这里，磁体200b还可以包括形成为与固定部300对应的粘合凹槽230或者形成为与固定部300a对应的固定凹槽250。
另外，键槽260可以形成在磁体主体210的下部的一侧中。
如图9所示，轴套100a的固定突起140形成在止动件120上，并且键槽260可以形成在磁体200b中。由于上述情况，根据本发明的又另一实施例的转子1b可以通过将固定突起140与键槽260彼此耦接来形成。因此，即使当轴套100a旋转时，在固定突起140与键槽260之间的耦接可以防止磁体200b在其圆周方向上滑动。
总之，因为转子1、1a和1b的磁体200、200a和200b的上部通过固定部300和300a固定，并且所述磁体的下部由止动件120支撑，所以即使在磁体200、200a和200b上产生裂纹或裂口时，也可以防止破损的磁体在圆周方向上脱离。因此，可以防止从破损的磁体的安装位置脱离的破损磁体损害其他组件。
也就是说，在转子1、1a和1b中，可以通过使用固定部300和300a以及止动件120提供用于安装磁体200的稳定结构。
另外，可以通过在转子1、1a和1b中的固定突起140和220与键槽130和260之间的耦接来防止磁体200、200a和200b在圆周方向上滑动。
参见图10，根据本发明的一个实施例的扭矩传感器2可以测量转向轴(未示出)的扭矩。
扭矩传感器2可以包括转子1、1a或1b、定子500以及外壳(housing)600。这里，外壳600可以包括上壳体(upper case)610与下壳体(lower case)620。
外壳600的上壳体610与下壳体620可以彼此耦接以形成扭矩传感器2的外观，并且转子1、1a或1b以及定子500可以布置在外壳600的内部。
转子1、1a或1b可以连接到转向轴并响应所述转向轴的旋转而旋转。另外，转子1、1a或1b可以布置在定子500的内部。
另外，根据本发明的一个实施例的电动助力转向(EPS)系统可以包括扭矩传感器2。
这里，扭矩传感器2可以连接到EPS系统的转向轴。
布置在具有上述结构的转子与包括根据本发明的一个实施例的转子的扭矩传感器和EPS系统中的磁体的下部由止动件支撑，并且上述磁体的上部能够使用粘合剂或固定部件支撑。因此，即使磁体因外部冲击而破损时，也可以防止破损的磁体从初始粘合位置脱离。因此，可以防止从破损的磁体的安装位置脱离的破损的磁体损害其他组件。
另外，因为用于所述磁体的防止滑动的结构通过使用固定突起和键槽形成，所以能够防止由轴套的旋转引起的所述磁体的滑动以避免扭矩传感器发生故障。
尽管参见在上述详细描述中的实施例已经描述了本发明，但是本领域中的技术人员应当理解，本发明可以在不脱离由附加的权利要求限定的本发明的精神及范围的情况下可以进行各种变化和修改。另外，关于这种变化和修改的差异应当解释为包含在所附权利要求限定的本发明的范围内。
附图标记
1、1a、1b：转子
2：扭矩传感器
100、100a：轴套
200、200a、200b：磁体
300、300a：固定部
400：第二粘合层
500：定子
600：外壳

Claims (10)

1.一种转子，包括：
轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；
磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，其中，所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及
固定部，所述固定部固定所述磁体的上部。
2.如权利要求1所述的转子，其中，所述固定部设置有通过用粘合剂填充形成在所述磁体的内侧中的粘合凹槽形成的第一粘合层，所述粘合凹槽沿着所述磁体的圆周方向在所述磁体的内侧中形成。
3.如权利要求1所述的转子，其中，所述固定部设置有环形的固定部件，并且被耦接到形成在所述磁体的上部中的固定凹槽。
4.如权利要求1所述的转子，其中，多个凹凸部沿着所述磁体的圆周方向在所述磁体的上表面上形成。
5.如权利要求1所述的转子，其中，形成为从所述磁体的下部突出的固定突起被耦接到通过切割所述止动件的一段而形成的键槽。
6.如权利要求1所述的转子，其中，形成为从所述止动件突出的固定突起被耦接到形成在所述磁体的下部中的键槽。
7.如权利要求1所述的转子，其中，所述止动件的端部在与插入所述磁体的方向相对的方向上弯曲，并且形成为从所述磁体的下部突出的支撑突起被耦接到通过将所述止动件形成为弯曲的而形成的止动件凹槽。
8.一种扭矩传感器，包括：
外壳；
定子，所述定子设置在所述外壳的内部；以及
转子，所述转子设置在所述定子的内部，
其中，所述转子包括：
轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；
磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，其中，所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及
固定部，所述固定部固定所述磁体的上部。
9.如权利要求8所述的扭矩传感器，其中，多个凹凸部沿着所述磁体的圆周方向在所述磁体的上表面上形成。
10.一种电动助力转向系统，包括：
转向轴；以及
扭矩传感器，
其中，所述扭矩传感器包括：
外壳；
定子，所述定子设置在所述外壳的内部；以及
转子，所述转子设置在所述定子的内部，
其中，所述转子包括：
轴套，所述轴套包括轴套主体与止动件，所述止动件形成为从所述轴套主体的端部向外突出；
磁体，所述磁体设置在所述轴套的外周面上，其中，所述磁体的下部由所述止动件支撑；以及
固定部，所述固定部固定所述磁体的上部，
其中，所述转子的轴套被连接到所述转向轴。
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