转矩角度传感器的制造方法
【专利摘要】公开了一种转矩角度传感器，该转矩角度传感器为连接至第一轴和第二轴的转矩角度传感器，其包括：第一壳体；联接至第一壳体的第二壳体；联接至第二壳体的第三壳体；设置在第一壳体与第二壳体之间并且连接至第一轴和第二轴的转矩传感器模块；以及设置在第二壳体与第三壳体之间的角度传感器模块，其中，第二壳体包括形成在其外圆周表面上的第一固定部分，并且第一固定部分关于纵轴线旋转对称。
【专利说明】
转矩角度传感器
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于转向系统的转矩角度传感器(TAS)。
【背景技术】
[0002]通常，由分离的动力进行辅助转向的辅助转向系统被用作保证车辆的转向稳定性的系统。作为辅助转向系统，采用了液压的系统被使用，但是近来使用了具有较少动力损耗和极好精确性的电子动力转向(EPS)系统。
[0003]EPS系统保证了转向稳定性并且根据由速度传感器、转矩传感器、角度传感器等检测的行驶条件和驾驶员操作信息通过驱动电子控制单元中的电机来提供快速回复力，从而实现驾驶员安全驾驶车辆。
[0004]速度传感器检测被驾驶车辆的行驶速度，转矩传感器检测施加至转向轴的转矩并且输出与所检测的转矩成比例的电信号，并且角度传感器为用于输出与转向轴的旋转角度成比例的电信号的装置。
[0005]近来，传感器中的转矩角度传感器(TAS)已经被提出并且已经被越来越多地使用，转矩角度传感器(TAS)为其中检测关于驾驶员的方向盘操作的信息的角度传感器和转矩传感器被配置成一个传感器的装置。
[0006]转矩传感器根据转子与定子之间的扭转差来检测磁场并且将磁场传送至电子控制装置。
[0007]当驾驶员旋转方向盘时，附接至方向盘的主齿轮根据所述旋转而旋转以生成旋转角度差。在该情况下，磁性元件识别附接至与主齿轮啮合的子齿轮的磁体的磁场，并且角度传感器将信号传送至电子控制装置。
[0008]然而，TAS具有其中TAS不能被分成转矩传感器和角度传感器的结构，并且因此转矩传感器、角度传感器和TAS在不同的生产线上装配。因此，存在增加人员和制造成本的问题。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]本发明涉及提供能够通过减少部件的数目来降低制造成本的转矩角度传感器(TAS)。
[0011]技术解决方案
[0012]本发明的一个方面提供了一种与第一轴和第二轴连接的转矩角度传感器(TAS)，该TAS包括:第一壳体;与第一壳体联接的第二壳体;与第二壳体联接的第三壳体;设置在第一壳体与第二壳体之间并且与第一轴和第二轴连接的转矩传感器模块；以及设置在第二壳体与第三壳体之间的角度传感器模块，其中，第二壳体包括形成在第二壳体的外圆周表面上的第一固定单元，并且第一固定单元关于纵轴旋转对称。
[0013]本发明的另一方面提供了一种与第一轴和第二轴连接的TAS，该TAS包括:第一壳体;与第一壳体联接的第二壳体;与第二壳体联接的第三壳体;设置在第一壳体与第二壳体之间并且与第一轴和第二轴连接的转矩传感器模块；以及设置在第二壳体与第三壳体之间的角度传感器模块，其中，第二壳体包括形成在第二壳体的外圆周表面上待被联接至第一壳体的第一固定单元以及联接至第三壳体的第二固定单元。
[0014]在本发明的TAS中，转矩传感器模块可以包括设置在第一壳体与第二壳体之间的第一印刷电路板，并且角度传感器模块可以包括设置在第二壳体与第三壳体之间的第二印刷电路板。
[0015]在本发明的TAS中，第一固定单元可以包括螺孔。
[0016]在本发明的TAS中，转矩传感器模块可以包括:与第一轴连接的转子单元;与第二轴连接并且包括被设置成沿轴向分离的第一定子环和第二定子环以及保持器的定子单元；转矩磁性元件，其检测在转子单元与定子单元之间生成的磁场;与转矩磁性元件电连接的第一印刷电路板;以及设置在转矩磁性元件与定子单元之间的收集器单元。
[0017]在本发明的TAS中，收集器单元可以包括设置在第一定子环侧的第一收集器以及设置在第二定子环侧的第二收集器，并且第一收集器可以安装在第一壳体上，并且第二收集器可以安装在第二壳体上。
[0018]在本发明的TAS中，角度传感器模块可以包括:与第二轴一体地转动的主齿轮;与主齿轮啮合并且联接的至少一个子齿轮;与子齿轮一体地转动的角度磁体;角度磁性元件，其检测角度磁体的转动；以及与角度磁性元件电连接的第二印刷电路板。
[0019]在本发明的TAS中，第三壳体可以包括基座单元，子齿轮可转动地安装在基座单元上。
[0020]在本发明的TAS中，转矩角度传感器可以包括与第一印刷电路板和第二印刷电路板电连接的连接器。连接器可以包括:连接器外壳;与第一印刷电路板连接的第一引线；与第二印刷电路板连接的第二引线；与第一引线连接的第一接口；以及与第二引线连接的第二接口。
[0021]本发明的又一方面提供了一种与第一轴和第二轴连接的转矩传感器，该转矩传感器包括:第一壳体;与第一壳体联接的第二壳体;与第一轴联接并且设置在第一壳体与第二壳体之间的定子单元;联接至第二轴并且设置成能够与定子单元一起旋转的转子单元;转矩磁性元件，其检测在定子单元与转子单元之间生成的磁场;设置在定子单元与转矩磁性元件之间的收集器单元；以及与转矩磁性元件电连接的第一印刷电路板，其中，第二壳体包括形成在第二壳体的外圆周表面上待与第一壳体联接的第一固定单元。
[0022]在本发明的转矩传感器中，第一固定单元可以关于纵轴旋转对称。
[0023]在本发明的转矩传感器中，第二壳体可以包括形成在第二壳体的外圆周表面上的第二固定单元。
[0024]本发明的又一方面提供了一种与第一轴或第二轴连接的角度传感器，该角度传感器包括:第二壳体;与第二壳体联接的第三壳体;主齿轮，其连同第一轴或第二轴中的任一轴一起转动并且设置在第二壳体与第三壳体之间；与主齿轮啮合并且联接的至少一个子齿轮;与子齿轮一体地转动的角度磁体；角度磁性元件，其检测角度磁体的转动；以及与角度磁性元件电连接的第二印刷电路板，其中，第二壳体包括从第二壳体的外圆周表面突出的第一固定单元。
[0025]在本发明的角度传感器中，第一固定单元可以与第三壳体联接并且可以关于纵轴旋转对称。
[0026]在本发明的角度传感器中，第二壳体可以包括从第二壳体的外圆周表面突出的第二固定单元，并且第二固定单元可以与第三壳体联接。
[0027]有益效果
[0028]根据本发明，转矩传感器、角度传感器和转矩角度传感器(TAS)可以在一条线上制造，从而降低了制造成本。
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明的实施方式的转矩角度传感器(TAS)的分解立体图。
[0030]图2是示出了其中根据本发明的实施方式的TAS联接至转向输入轴和转向输出轴的状态的概念图。
[0031]图3是根据本发明的另一实施方式的TAS的分解立体图。
[0032]图4A和图4B是示出了根据本发明的另一实施方式的第二壳体的一个表面和另一表面的平面图。
[0033]图5是根据本发明的实施方式的转矩传感器的分解立体图。
[0034]图6是根据本发明的实施方式的转矩传感器的后视图。
[0035]图7是根据本发明的实施方式的角度传感器的分解立体图。
[0036]图8A至图SC是示出了其中根据本发明的实施方式的转矩传感器和角度传感器联接的过程的概念视图。
【具体实施方式】
[0037]虽然本发明可以具有各种修改和替选形式，但是在附图中通过示例的方式示出了本发明的特定实施方式并且将在本文中详细描述本发明的特定实施方式。
[0038]然而，应当理解，不旨在将本发明限制于所公开的特定形式，并且相反地，本发明覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同内容和替选内容。
[0039]在本发明中，还应当理解，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”、“包括……的”和/或“包含……的”时，其指示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件。
[0040]在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。相同的附图标记将用于描述相同或相似的部件，并且将省略其冗余的描述。
[0041]图1是根据本发明的实施方式的转矩角度传感器(TAS)的分解立体图，以及图2是示出了其中根据本发明的实施方式的TAS联接至转向输入轴和转向输出轴的状态的概念视图。
[0042]参照图1和图2，TAS包括壳体、转矩传感器模块和角度传感器模块。
[0043]壳体包括第一壳体110、第二壳体120和第三壳体130。转矩传感器模块设置在第一壳体110与第二壳体120之间，并且角度传感器模块设置在第二壳体120与第三壳体130之间。
[0044]第二壳体120包括与第一壳体110联接的第一固定单元121以及与第三壳体130的第二紧固单元132联接的第二固定单元122。因此，第二壳体120可以是当转矩传感器被单独装配时的转矩传感器的下壳体，并且第二壳体120可以是当角度传感器被装配时的角度传感器的上壳体。
[0045]转矩传感器模块包括:与第一轴Pl连接的转子单元200;与第二轴P2连接的定子单元300 ；测量转子单元200与定子单元300之间生成的磁场的磁性元件360 ；以及设置在磁性元件360与定子单元300之间的收集器单元340。
[0046]在本说明书中限定的第一轴Pl和第二轴P2中的任一轴可以是与车辆的方向盘连接的转向输入轴，并且另一轴可以是与车辆的轮子连接的输出轴。转矩传感器模块检测根据第一轴Pl与第二轴P2之间的扭转生成的磁场。
[0047]转子单元200包括与第一轴Pl联接的转子芯210以及附接至转子芯210的外圆周表面的转子磁体220。转子磁体220可以被制造为圆柱形磁体。转子单元200可以可旋转地设置在定子单元300中。
[0048]定子单元300包括第一定子环310、第二定子环320和保持器330。第一定子环310和第二定子环320设置成沿轴向方向彼此分离并且包括沿相反方向弯曲的弯曲件(未示出)。保持器330被挤压并且固定第一定子环310和第二定子环320。在保持器330的一端处形成突出单元331以与第二轴P2联接。
[0049]收集器单元340包括设置成与第一定子环310相邻的第一收集器341以及设置成与第二定子环320相邻的第二收集器342。第一收集器341和第二收集器342的端部向外弯曲，并且磁性元件360介于其之间。
[0050]转矩磁性元件360测量通过转子单元200与定子单元300的相对旋转而生成的磁场。转矩磁性元件360可以是各向异性磁阻集成电路(AMR IC)与霍尔集成电路(霍尔IC)中的一者。转矩磁性元件360可以与第一印刷电路板350电连接。
[0051]角度传感器模块包括:连同第一轴Pl或第二轴P2—起转动的主齿轮410;以及与主齿轮410啮合并且联接的第一子齿轮420和第二子齿轮430。
[0052]主齿轮410被插入并且固定到保持器330的突出单元331中以与第二轴P2—体地转动。子齿轮420和子齿轮430根据主齿轮410的转动而转动。角度磁体450被分别安装在第一子齿轮420和第二子齿轮430上。第一子齿轮420和第二子齿轮430的直径可以彼此不同。
[0053]角度磁性元件460检测角度磁体450的相对转动。角度磁性元件460可以是AMRIC和霍尔IC中的任一者。角度磁性元件460可以电连接至第二印刷电路板470。
[0054]连接器500包括连接器外壳510、与第一印刷电路板350连接的第一引线521、与第二印刷电路板470连接的第二引线531、与第一引线521连接的第一接口 520、以及与第二引线531连接的第二接口 530。第一接口 520和第二接口 530包括多个接触销。
[0055]第一引线521和第二引线531分别与第一印刷电路板350和第二印刷电路板470连接，并且因此转矩传感器模块和角度传感器模块的输出可以彼此不同。
[0056]图3是根据本发明的另一实施方式的TAS的分解立体图，以及图4A和图4B是示出了根据本发明的另一实施方式的第二壳体的一个表面和另一表面的平面图。
[0057]图3中的TAS的结构与上述相同，因此下文中将省略更详细地描述，并且将详细描述结构的特定部分。
[0058]在本发明的TAS中，第一壳体至第三壳体110、120和130可以使用形成在第二壳体120的外圆周表面上的第一固定单元121来固定。例如，插入第三壳体130的第一紧固单元131中的螺栓(未示出)穿过第一固定单元121以与第一壳体110联接，并且因此可以固定第一壳体至第三壳体。
[0059]参照图4A，收集器固定单元123被设置在第二壳体120的一个表面上。收集器固定单元123可以是收集器342被插入其中的成对的突出件，或者收集器固定单元123可以是收集器342被附接至其的平表面。
[0060]如图4B中所示，基座单元124设置在第二壳体120的另一表面上，使得子齿轮被可转动地支承。基座单元124可以是被子齿轮插入其中的凹槽。
[0061 ]多个第一固定单元121从第二壳体120的外圆周表面突出。第一固定单元121被设置成当旋转180°时相对于纵轴LI对称。因此，第二壳体120可以用作转矩传感器的下壳体并且可以用作角度传感器的上壳体。第一固定单元121可以包括螺栓被紧固其中的螺孔。
[0062]图5是根据本发明的实施方式的转矩传感器的分解立体图，图6是根据本发明的实施方式的转矩传感器的后视图，以及图7是根据本发明的实施方式的角度传感器的分解立体图。
[0063]参照图5，转矩传感器包括:第一壳体110;联接至第一壳体110的第二壳体120;定子单元300;设置成连同定子单元300—起旋转的转子单元200;检测在定子单元300与转子单元200之间生成的磁场的转矩磁性元件360;设置在定子单元300与转矩磁性元件360之间的收集器单元340;以及与转矩磁性元件360电连接的第一印刷电路板350。以该结构配置的转矩传感器具有与上述TAS的转矩传感器模块相同的结构，并且因此在下文中将省略详细描述。
[0064]多个第一固定单元121和第二固定单元122从第二壳体120的外圆周表面突出。第一固定单元121具有待被旋拧并且与第一壳体110联接的螺孔。第二固定单元122从第二壳体120的外圆周表面突出，并且当与第一壳体110联接时用作对准标记。可替选地，如以上图4A和图4B中所述，第二壳体120可以仅具有设置成彼此旋转对称的第一固定单元121。
[0065]参照图7，角度传感器包括:第二壳体120;与第二壳体120联接的第三壳体130;设置在第二壳体120与第三壳体130之间的主齿轮410;与主齿轮410啮合并且联接的子齿轮420和430;连同子齿轮420和430—起一体地转动的角度磁体450;检测角度磁体的旋转的角度磁性元件460;以及与角度磁性元件电连接的第二印刷电路板470。以该结构配置的角度传感器具有与上述TAS的角度传感器模块相同的结构，并且因此在下文中将省略详细描述。
[0066]角度传感器的第二壳体120被制造成与图5中描述的转矩传感器的第二壳体120相同。即，第二壳体120可以用作转矩传感器的下壳体并且可以用作角度传感器的上壳体。
[0067]因此，部件的数目减少并且制造成本降低，并且转矩传感器、角度传感器和TAS可以在一个装配线上装配。当装配TAS时，转矩角度传感器不与转矩传感器的下壳体和角度传感器的上壳体中的任一者联接，并且因此TAS被简单地制造。
[0068]图8A至图SC是示出了其中根据本发明的实施方式的转矩传感器和角度传感器联接的过程的概念图。
[0069]如图8A和图SB中所示，一个第二壳体120可以用作转矩传感器的下壳体并且用作角度传感器的上壳体。即，转矩传感器I可以通过将转矩传感器模块设置在第一上壳体110与第一下壳体120之间来制造，并且角度传感器2可以通过将角度传感器模块设置在第二上壳体120与第二下壳体130之间来制造。
[0070]此外，如图SC中所示，TAS3可以通过联接转矩传感器I和角度传感器2来制造。当制造TAS时，TAS可以被制造成使得转矩传感器的第一下壳体120和角度传感器的第一上壳体120中的任何一个被省略，TAS也可以被制造成使得转矩传感器的第一下壳体120和角度传感器的第二上壳体120彼此附接。
[0071]TAS 3可以通过一个连接器500将引线351(与转矩传感器连接)与引线471(与角度传感器连接)连接。因此，转矩传感器的输出和角度传感器的输出可以彼此不同。例如，当转矩传感器和角度传感器被单独制造时，连接器可以使用4插头连接器，并且当制造TAS时，连接器可以使用8插头连接器。
【主权项】
1.一种与第一轴和第二轴连接的转矩角度传感器(TAS)，所述TAS包括: 第一壳体； 与所述第一壳体联接的第二壳体； 与所述第二壳体联接的第三壳体； 设置在所述第一壳体与所述第二壳体之间并且与所述第一轴和所述第二轴连接的转矩传感器模块；以及 设置在所述第二壳体与所述第三壳体之间的角度传感器模块， 其中，所述第二壳体包括形成在所述第二壳体的外圆周表面上的第一固定单元，并且所述第一固定单元关于纵轴旋转对称。2.—种与第一轴和第二轴连接的转矩角度传感器(TAS)，所述TAS包括: 第一壳体； 与所述第一壳体联接的第二壳体； 与所述第二壳体联接的第三壳体； 设置在所述第一壳体与所述第二壳体之间并且与所述第一轴和所述第二轴连接的转矩传感器模块；以及 设置在所述第二壳体与所述第三壳体之间的角度传感器模块， 其中，所述第二壳体包括形成在所述第二壳体的外圆周表面上待被联接至所述第一壳体的第一固定单元以及联接至所述第三壳体的第二固定单元。3.根据权利要求1或2所述的TAS，其中，所述转矩传感器模块包括设置在所述第一壳体与所述第二壳体之间的第一印刷电路板，并且所述角度传感器模块包括设置在所述第二壳体与所述第三壳体之间的第二印刷电路板。4.根据权利要求1或2所述的TAS，其中，所述第一固定单元包括螺孔。5.根据权利要求1或2所述的TAS，其中，所述转矩传感器模块包括: 与所述第一轴连接的转子单元； 与所述第二轴连接并且固定第一定子环和第二定子环的定子单元； 转矩磁性元件，其检测在所述转子单元与所述定子单元之间生成的磁场； 与所述转矩磁性元件电连接的第一印刷电路板；以及 设置在所述转矩磁性元件与所述定子单元之间的收集器单元。6.根据权利要求5所述的TAS，其中，所述收集器单元包括设置在所述第一定子环侧的第一收集器以及设置在所述第二定子环侧的第二收集器， 其中，所述第一收集器设置在所述第一壳体中，并且所述第二收集器设置在所述第二壳体中。7.根据权利要求1或2所述的TAS，其中，所述角度传感器模块包括: 与所述第二轴一体地转动的主齿轮； 与所述主齿轮啮合并且联接的至少一个子齿轮； 与所述子齿轮一体地转动的角度磁体； 角度磁性元件，其检测所述角度磁体的转动；以及 与所述角度磁性元件电连接的第二印刷电路板。8.根据权利要求7所述的TAS，其中，所述第二壳体包括基座单元，所述子齿轮可旋转地设置在所述基座单元中。9.根据权利要求3所述的TAS，包括与所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板电连接的连接器， 其中，所述连接器包括: 连接器外壳； 与所述第一印刷电路板连接的第一引线； 与所述第二印刷电路板连接的第二引线； 与所述第一引线连接的第一接口 ；以及 与所述第二引线连接的第二接口。10.—种与第一轴和第二轴连接的转矩传感器，所述转矩传感器包括: 第一壳体； 与所述第一壳体联接的第二壳体； 与所述第一轴联接并且设置在所述第一壳体与所述第二壳体之间的定子单元； 与所述第二轴联接的转子单元； 转矩磁性元件，其检测在所述定子单元与所述转子单元之间生成的磁场； 设置在所述定子单元与所述转矩磁性元件之间的收集器单元；以及 与所述转矩磁性元件电连接的第一印刷电路板， 其中，所述第二壳体包括形成在所述第二壳体的外圆周表面上并且与所述第一壳体联接的第一固定单元。11.根据权利要求10所述的转矩传感器，其中，所述第一固定单元关于纵轴旋转对称。12.根据权利要求10所述的转矩传感器，其中，所述第二壳体包括形成在所述第二壳体的所述外圆周表面上的第二固定单元。13.—种与第一轴或第二轴连接的角度传感器，所述角度传感器包括: 第二壳体； 与所述第二壳体联接的第三壳体； 主齿轮，所述主齿轮连同所述第一轴或所述第二轴中的任一轴一起转动并且设置在所述第二壳体与所述第三壳体之间； 与所述主齿轮啮合并且联接的至少一个子齿轮； 连同所述子齿轮一起一体地转动的角度磁体； 角度磁性元件，其检测所述角度磁体的转动；以及 与所述角度磁性元件电连接的第二印刷电路板， 其中，所述第二壳体包括从所述第二壳体的外圆周表面突出的第一固定单元。14.根据权利要求13所述的角度传感器，其中，所述第一固定单元与所述第三壳体联接并且关于纵轴旋转对称。15.根据权利要求13所述的角度传感器，其中，所述第二壳体包括从所述第二壳体的所述外圆周表面突出的第二固定单元，并且所述第二固定单元与所述第三壳体联接。
【文档编号】G01L3/10GK105849519SQ201480071081
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月12日
【发明人】崔镐敏
【申请人】Lg伊诺特有限公司