專利名稱：轉(zhuǎn)向角傳感器和具有轉(zhuǎn)向角傳感器的電動轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
轉(zhuǎn)向角傳感器和具有轉(zhuǎn)向角傳感器的電動轉(zhuǎn)向裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向角傳感器(torque angle sensor)和具有轉(zhuǎn)向角傳感器的電 動轉(zhuǎn)向裝置，尤其是涉及一種能消除將轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組件過程中產(chǎn)生的周邊方 向和軸向上的間隙、吸收由于沖擊而產(chǎn)生的位移，從而避免轉(zhuǎn)向角傳感器內(nèi)的組件產(chǎn)生破 損和誤操作，有助于電動轉(zhuǎn)向裝置的組裝。
背景技術(shù)：
車輛一般使用電動轉(zhuǎn)向裝置減小轉(zhuǎn)向輪(方向盤)的轉(zhuǎn)向動力，以保證轉(zhuǎn)向狀 態(tài)穩(wěn)定。在這方面，傳統(tǒng)的利用液體壓力的液壓動力系統(tǒng)(Hydraulic Power Steering System ；HPS)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于車輛的HPS。然而，與利用液體壓力的傳統(tǒng)方案相對，近 來具有能使駕駛者容易利用馬達的旋轉(zhuǎn)力并且環(huán)境適應(yīng)性好的轉(zhuǎn)向性能的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Electronic Power Steering System ；EPS)也已經(jīng)被廣泛安裝于車輛中。所述電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過電子控制單元利用車輛上的車輛速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感 器(steering angle sensor)、轉(zhuǎn)向扭矩傳感器等等所檢測到的行駛狀況來驅(qū)動一馬達，以 便在低速駕駛中產(chǎn)生輕微舒適的轉(zhuǎn)向信號、在高速駕駛中產(chǎn)生劇烈的轉(zhuǎn)向信號和充分的方 向穩(wěn)定性，并根據(jù)轉(zhuǎn)向輪的旋轉(zhuǎn)角提供迅速復(fù)位轉(zhuǎn)向輪的回復(fù)力。因此，EPS使在緊急狀況 下轉(zhuǎn)向成為可能，為駕駛者提供了最佳轉(zhuǎn)向條件。同時，在EPS中，馬達安裝于轉(zhuǎn)向柱的外側(cè)，轉(zhuǎn)向柱定位于轉(zhuǎn)向輪和齒輪箱之間， 以便向下傳遞駕駛者轉(zhuǎn)向輪的旋轉(zhuǎn)力，從而在轉(zhuǎn)向柱內(nèi)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向軸，根據(jù)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向補 償駕駛者的轉(zhuǎn)向力。附圖1所示是現(xiàn)有電動轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述電動轉(zhuǎn)向裝置 100包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)130，其兩側(cè)延伸至轉(zhuǎn)向輪102和車輪126，以及動力輔助裝置140，用于 向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)130提供輔助轉(zhuǎn)向動力。所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)130包括轉(zhuǎn)向軸106，其一側(cè)連接方向盤102，以與方向盤102同步 轉(zhuǎn)動，另一側(cè)通過一對萬向接頭104連接至小齒輪軸108。此外，小齒輪軸108通過齒條齒 輪機構(gòu)部110連接至齒條112，齒條112的兩側(cè)末端分別通過連桿122和轉(zhuǎn)向臂124連接至 所述車輛的車輪126。動力輔助裝置140包括扭矩傳感器142，用于檢測駕駛者施加在方向盤102上的 扭矩，并輸出與檢測到的扭矩成比例的電信號；電子控制單元144，用以基于來自扭矩傳感 器142的電信號產(chǎn)生控制信號；馬達146，用以根據(jù)來自電子控制單元144的控制信號產(chǎn)生 輔助動力，以及減速器150，包括蝸桿(worm gear) 152以及蝸輪(worm wheel gear) 156，用 于將馬達146產(chǎn)生的輔助動力傳送至轉(zhuǎn)向軸106。根據(jù)不同情況而定，扭矩傳感器142或角度傳感器143的其中一個能設(shè)置于蝸輪 156的一側(cè)，或者扭矩傳感器142和角度傳感器143 二者均被設(shè)置于蝸輪156的一側(cè)，以構(gòu) 造電動轉(zhuǎn)向裝置100。近來，在分別將扭矩傳感器和角度傳感器裝配于轉(zhuǎn)向軸時，存在電動轉(zhuǎn)向裝置體積和制造成本增大以及裝配過程加長的問題。在這點上，同時具有扭矩傳感器和角度傳感 器功能的轉(zhuǎn)向角傳感器已經(jīng)被開發(fā)出來。然而，同時具有扭矩傳感器和角度傳感器功能的轉(zhuǎn)向角傳感器包含大量精確組 件，因此當將轉(zhuǎn)向角傳感器安裝于轉(zhuǎn)動軸上時，轉(zhuǎn)向角傳感器存在由于周邊方向或軸向上 的間隙而產(chǎn)生誤操作、或者由于外部傳來的即使很輕微的沖擊而損壞內(nèi)部組件或產(chǎn)生誤操 作等問題。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種轉(zhuǎn)向角傳感器及具有轉(zhuǎn)向 角傳感器的電動轉(zhuǎn)向裝置，用以消除將轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組件過程中產(chǎn)生的周邊方 向和軸向上間隙、吸收由于沖擊而產(chǎn)生的位移，從而避免轉(zhuǎn)向角傳感器內(nèi)的組件產(chǎn)生破損 和誤操作，有助于電動轉(zhuǎn)向裝置的組裝。根據(jù)本發(fā)明的一觀點，其提供一種轉(zhuǎn)向角傳感器，包含上層盤，通過中心部將輸 入軸和輸出軸相互裝配在一起，該上層盤的上側(cè)裝配于傳感器殼體上，該上層盤包含固定 裝置，用于將上層盤固定于傳感器殼體；轉(zhuǎn)子(rotor)，裝配于上層盤的內(nèi)側(cè)，該轉(zhuǎn)子沿圍 繞著穿過轉(zhuǎn)子之輸出軸的外表面裝設(shè)軸；中層盤，裝配于上層盤的下側(cè)；以及下層盤，其上 側(cè)裝配于中層盤的下側(cè)，下側(cè)裝配于端蓋(space cover)上。根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，其提供一種電動轉(zhuǎn)向裝置，包含轉(zhuǎn)向角傳感器；電子控 制裝置，用以計算從轉(zhuǎn)向角傳感器輸入的信號，并傳遞輸出信號給馬達；馬達，接收來自電 子控制裝置的信號，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助動力；蝸桿，裝配于馬達上；以及蝸輪，與蝸桿嚙合，將 來自馬達的轉(zhuǎn)向輔助動力傳遞給轉(zhuǎn)向軸。根據(jù)本發(fā)明，能消除轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組件過程中產(chǎn)生的周邊方向和軸向 上的間隙、吸收由于沖擊而產(chǎn)生的位移，從而有效避免轉(zhuǎn)向角傳感器內(nèi)組件破損和誤操作， 有助于電動轉(zhuǎn)向裝置的組裝。

下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)勢圖1是傳統(tǒng)電動轉(zhuǎn)向裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和外圍組件的裝配關(guān)系的立體分 解圖；圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和傳感器殼體的裝配關(guān) 系的立體分解圖及剖面圖；圖5和圖6分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和端蓋的裝配關(guān)系的立 體分解圖及剖面圖；圖7和圖8分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器的立體圖和剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和外圍組件的裝配關(guān)系的剖面圖。
具體實施方式
以下，將參考附圖描述本發(fā)明的實施范例。下面實施例的說明是參考附加的圖式，下列描述以及圖式中，不同圖示中的相同組件使用相同的標號制定，此外，在本發(fā)明的下列 描述中，省略已知功用以及結(jié)構(gòu)的詳細描述，以避免不必要的模糊，使本發(fā)明的主題更明確。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和外圍組件的裝配關(guān)系的立體分 解圖，圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和傳感器殼體的裝配關(guān)系 的立體分解圖及剖面圖。圖5和圖6分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和端蓋 的裝配關(guān)系的立體分解圖及剖面圖。圖7和圖8分別是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳 感器的立體圖和剖面圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器和外圍組件的裝配 關(guān)系的剖面圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)向角傳感器200包含上層盤210、轉(zhuǎn)子220、 中層盤230，以及下層盤240。所述上層盤210具有中心部，一輸入軸250和一輸出軸280穿過該中心部相互裝 配在一起，并被組裝于該上層盤210的中心部，上層盤210的上側(cè)裝配于傳感器殼體260 上。此外，該上層盤210包含用于將上層盤210固定于傳感器殼體260上的固定裝置。所 述轉(zhuǎn)子220裝配于上層盤210的內(nèi)側(cè)，該轉(zhuǎn)子220組裝于輸出軸280的外表面，輸出軸280 穿過轉(zhuǎn)子220。中層盤230裝配于上層盤210的下側(cè)。所述下層盤240上側(cè)裝配于中層盤 230的下側(cè)，下層盤240的下側(cè)則裝配于端蓋270上。進一步地，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電動轉(zhuǎn)向裝置包含轉(zhuǎn)向角傳感器200，電子控 制裝置(參照圖1的標號144)，用以計算從轉(zhuǎn)向角傳感器200輸入的信號并且傳遞輸出信 號給馬達；馬達(參照圖1的標號146)，接收來自電子控制裝置的信號并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助動 力；蝸桿(worm gear)(參照圖1的標號152)，裝配于馬達上；以及蝸輪(worm wheel gear) (參照圖1的標號156)，與蝸桿嚙合，將來自馬達的轉(zhuǎn)向輔助動力傳遞給轉(zhuǎn)向軸。轉(zhuǎn)子220包含設(shè)置于上層盤210內(nèi)部并產(chǎn)生磁場的大徑部221，直徑比大徑部221 的直徑小的小徑部223，以及連接所述大徑部221和小徑部223的階梯部225。所述固定裝置，形成于上層盤210上并將上層盤210固定于傳感器殼體260，包含 固持部211和定位彈簧125 (seating spring)。固持部211相互對立設(shè)置于裝配于傳感器 殼體260的上層盤210的上表面。定位彈簧125從兩個固持部211中的一個向下突出并會 在上層盤被裝配于傳感器殼體260上時彈性彎曲。定位彈簧215從一個固持部211的末端向下傾斜延伸，并能彈性彎曲。下層盤240 包含突起245，形成于固定在端蓋270的下層盤的下表面上。每個突起245都具有沿周邊方 向延伸的筋形形狀，并沿著與中心軸平行的方向突出。彈性組件290裝配于下層盤240的 突起245和端蓋270之間。此外，轉(zhuǎn)子220包含位置識別部227，每個位置識別部227都呈凹槽狀，設(shè)置在階 梯部225的上側(cè)。輸出軸280末端形成有縫隙(slit) 285，該縫隙285被迫嵌入小徑部223 中，因此能夠在輸出軸嵌入轉(zhuǎn)子220時調(diào)節(jié)設(shè)置角。轉(zhuǎn)向角傳感器200包含上層盤210，其上側(cè)裝配于傳感器殼體260 ’轉(zhuǎn)子220，裝配 于上層盤210內(nèi)部；下層盤240，其下側(cè)裝配于端蓋270 ；以及中層盤230，裝配于上層盤210 和下層盤240之間。輸入軸250嵌置于轉(zhuǎn)向角傳感器200的上側(cè)，而輸出軸280嵌置入轉(zhuǎn) 向角傳感器200的下側(cè)。
轉(zhuǎn)子220嵌置于上層盤210的內(nèi)部，以使上層盤210通過例如是螺絲的固定組件 裝配于中層盤230的上表面。此外，上層盤210的上側(cè)裝配于傳感器殼體260以保護內(nèi)置 的組件。為消除上層盤210與傳感器殼體260之間周邊方向上的間隙，上層盤230上設(shè)置 有固持部211，而固定裝置的上表面設(shè)置有定位彈簧215，該定位彈簧215被裝配于傳感器 殼體260上。換言之，固持部211是沿垂直方向形成于上層盤210的上表面，并且相互對立。此 外，筋形(rib-shaped)定位彈簧215形成于相互對立的固持部211中的一個固持部211上， 并且向下突出，因此當上層盤210被裝配于傳感器殼體260時，該定位彈簧215會彈性彎
曲ο此外，固持部211也可以在兩側(cè)都包含加強肋(reinforcement ribs) 213，以增強 固持部211的強度。因此，在上層盤210與傳感器殼體260裝配的過程中，當上層盤210的固持部211 被嵌入形成于傳感器殼體260內(nèi)部的耦合部217時，定位彈簧215會彈性彎曲以使上層盤 210緊密接觸并裝配于傳感器殼體260上。在此，所述定位彈簧215是從相互對立的固持部211中的一個的末端開始整體向 下傾斜延伸的。下層盤240通過例如是螺絲的固定裝置被裝配于中層盤230的下表面，而下層盤 240的下側(cè)被裝配于端蓋270，該端蓋270固定輸出軸280和一軸承。為吸收外部傳來的軸 向沖擊、避免內(nèi)部組件破損，下層盤240下表面上形成有突起245，該突起245設(shè)置于端蓋 270上，并且通過彈性組件290裝配于端蓋270。換言之，圓弧狀(circular arc-shaped)突起245是在固定于端蓋270上的下層 盤2400的下表面上沿軸向延伸，而該端蓋270包含固定槽(seating recess) 275，其形狀是 圓弧狀的凹陷，設(shè)置于對應(yīng)突起245的位置。因此，由彈性材料制造的彈性組件290可以嵌 入固定槽275內(nèi)。于是，下層盤240上的突起245被固定于嵌入端蓋270上的固定槽275內(nèi)的彈性 組件290上，以使下層盤240裝配于端蓋270，而能吸收軸向上的沖擊。中層盤230的上側(cè)固定于上層盤210，中層盤230的下側(cè)通過例如是螺絲的固定組 件固定于下層盤。轉(zhuǎn)子220被設(shè)置于中層盤230的上側(cè)和上層盤210之間。輸出軸280和 嵌入輸出軸280的輸入軸250延伸穿過中層盤230的內(nèi)部中心并被裝設(shè)于中層盤230的內(nèi) 部。同時，轉(zhuǎn)子220環(huán)繞延伸穿過轉(zhuǎn)子220的輸出軸280的外表面裝設(shè)，并被裝配于上 層盤210內(nèi)部。此處，轉(zhuǎn)子220包含產(chǎn)生磁場的大徑部221、直徑比大徑部221的直徑小的 小徑部223、以及連接所述大徑部221和小徑部223的階梯部225。因此，輸出軸280可被 嵌入小徑部223的內(nèi)表面，以使轉(zhuǎn)子220裝配于輸出軸280上。轉(zhuǎn)子220的階梯部225具有位置識別部227，每個位置識別部227都呈凹槽狀或突 起狀等等，設(shè)置在階梯部225的上表面。輸出軸280具有縫隙285，形成于轉(zhuǎn)子220的小徑 部223內(nèi)的輸出軸280的末端。因此能夠在輸出軸被嵌入轉(zhuǎn)子220時調(diào)節(jié)設(shè)置角。參照圖7和圖8，轉(zhuǎn)子220上設(shè)有兩個位置識別部227，而輸出軸280上設(shè)有兩條 縫隙285，但位置識別部227和縫隙285的數(shù)量并不局限于圖中所示的，其可以分別是至少一條.
在根據(jù)本發(fā)明上述實施例的包含轉(zhuǎn)向角傳感器的電動轉(zhuǎn)向裝置中，電子控制裝置 計算從轉(zhuǎn)向角傳感器輸入的磁場信號的變化、產(chǎn)生輸出信號、以及傳遞所產(chǎn)生的輸出信號 以使電動轉(zhuǎn)向裝置能接收通過馬達之驅(qū)而來的輔助轉(zhuǎn)向動力等的功能，都和傳統(tǒng)的相同， 因此省略詳細描述。此外，本發(fā)明同電動轉(zhuǎn)向裝置一樣，可以被有效地應(yīng)用于任意兩根軸之間的扭矩 和角度的測量。根據(jù)具有前面提及的結(jié)構(gòu)和形狀的本發(fā)明，能消除將轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組 件過程中產(chǎn)生的周邊方向及軸向上的間隙、吸收將轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組件過程中由 于沖擊而產(chǎn)生的位移，從而避免轉(zhuǎn)向角傳感器內(nèi)的組件產(chǎn)生破損和誤操作，有助于電動轉(zhuǎn) 向裝置的組裝。即使在本發(fā)明具體實施例中所提及的所有組件都是組合在一起成為單一單元，或 是組裝成能以單一單元方式操作，本發(fā)明也并不僅限于此實施例。換言之，在本發(fā)明的目的 內(nèi)，所有組件都進行選擇性組合成一個或多個單元。另外，既然像“由…組成”、“包含”以及“具有”這些術(shù)語除非被特別描述，均指或許 一個或多個相應(yīng)的組件存在，因此也應(yīng)該被認為是可以包含一個或多個其余的部件。所有 術(shù)語，包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語，除非被定義，都應(yīng)當被理解為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的意義。 就像字典中的解釋一樣，除非本文在其他位置有明確的定義，所有通常采用的術(shù)語都應(yīng)當 被解釋為該技術(shù)環(huán)境下的含義，而不應(yīng)當被理解為主觀的或者字面的含義。盡管為了說明的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的典型實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 理解的是，在不脫離所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種 修正、補充和替換。因此，已經(jīng)描述的本發(fā)明所公開實施例并不是限制本發(fā)明，而是為了說 明本發(fā)明的技術(shù)思想。本發(fā)明的保護范圍需要根據(jù)權(quán)利要求范圍來解釋，與其等同范圍內(nèi) 的所有技術(shù)思想都應(yīng)解釋為包含在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)向角傳感器，包含上層盤，通過其中心部讓輸入軸和輸出軸穿過并相互裝配在一起，該上層盤的上側(cè)裝配于傳感器殼體，該上層盤包含固定裝置，用于將上層盤固定于傳感器殼體；轉(zhuǎn)子，裝配于上層盤的內(nèi)側(cè)，圍繞穿過轉(zhuǎn)子的輸出軸的外表面裝設(shè)；中層盤，裝配于上層盤的下側(cè)；以及下層盤，上側(cè)裝配于中層盤的下側(cè)，下側(cè)裝配于端蓋上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包含設(shè)置于上層盤內(nèi) 部的大徑部，直徑比所述大徑部的直徑小的小徑部，以及連接所述大徑部和所述小徑部的 階梯部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于所述固定裝置包含固持部，其相 互對立設(shè)置并形成于裝配在傳感器殼體上的上層盤的上表面上，以及定位彈簧，其從兩個 固持部中的一個向下突出，并且當上層盤被裝配在傳感器殼體上時，能彈性彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于所述定位彈簧與兩個固持部中 的一個一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于所述下層盤包含突起，自下層盤 的下表面突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于該轉(zhuǎn)向角傳感器還具有彈性組 件，其裝配于下層盤的突起和端蓋之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于為了在輸出軸嵌入轉(zhuǎn)子的過程 中調(diào)節(jié)角度，轉(zhuǎn)子包含設(shè)置于階梯部上表面的位置識別部，輸出軸包含設(shè)置于輸出軸末端 的縫隙。
8.一種電動轉(zhuǎn)向裝置，包含根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器；電子控制裝置，用以計算從轉(zhuǎn)向角傳感器輸入的信號，并傳遞輸出信號給馬達；馬達，接收來自電子控制裝置的信號，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助動力；蝸桿，裝配于馬達上；以及蝸輪，與蝸桿嚙合，以將來自馬達的轉(zhuǎn)向輔助動力傳遞給轉(zhuǎn)向軸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種轉(zhuǎn)向角傳感器和具有轉(zhuǎn)向角傳感器的電動轉(zhuǎn)向裝置，該電動轉(zhuǎn)向裝置包含上層盤，上側(cè)裝配于傳感器殼體；轉(zhuǎn)子，裝配于上層盤的內(nèi)部，圍繞穿過轉(zhuǎn)子并裝配于上層盤內(nèi)部的輸出軸的外表面裝設(shè)；下層盤，下側(cè)裝配于端蓋；以及中層盤，裝配于上層盤和下層盤之間。所述上層盤具有相互對立地形成于裝配在傳感器殼體的上層盤上表面的固持部，一定位彈簧從相互對立的固持部的其中一個的末端向下傾斜突出，并能在上層盤裝配于傳感器殼體時，彈性彎曲。因此，本發(fā)明能消除將轉(zhuǎn)向角傳感器裝配于外圍組件過程中產(chǎn)生的周邊方向和軸向上的間隙、吸收由于沖擊而產(chǎn)生的位移，從而避免轉(zhuǎn)向角傳感器內(nèi)的組件產(chǎn)生破損和誤操作，有助于電動轉(zhuǎn)向裝置的組裝。
文檔編號B62D6/00GK101957169SQ20101023561
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者姜來清 申請人:萬都株式會社