專利名稱：用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，更具體來說，涉及用于這樣的 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器當(dāng)輸入軸由于方向盤的操作而旋轉(zhuǎn)時，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠 使輸出軸以與輸入軸相同的方式旋轉(zhuǎn)以便提高轉(zhuǎn)向力。
背景技術(shù)：
一般來說，在車輛的行駛或者停車過程中，與路面接觸的車輪隨著方向盤的旋轉(zhuǎn) 而旋轉(zhuǎn)。也就是說，當(dāng)方向盤向左或者向右旋轉(zhuǎn)時，車輪向同一方向旋轉(zhuǎn)。然而，由于車輪與路面接觸，可能會出現(xiàn)這樣的問題由于在車輪和路面之間產(chǎn)生 摩擦，所以方向盤和車輪之間的旋轉(zhuǎn)量變得彼此不同。為了解決這個問題，提供了一種扭矩傳感器來對方向盤和車輪之間的旋轉(zhuǎn)角度的 偏差進(jìn)行測量和補(bǔ)償。確切地說，扭矩傳感器是這樣一種裝置其對方向盤和車輪之間的旋轉(zhuǎn)角度的偏 差進(jìn)行測量，并且允許其他的驅(qū)動裝置使車輪旋轉(zhuǎn)與所測量出的偏差一樣多的量，以便使 車輛沿著所設(shè)想的方向安全、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)向從而提高轉(zhuǎn)向便利性。通常將扭矩傳感器分類成接觸式和非接觸式。然而，由于接觸式扭矩傳感器具有 產(chǎn)生噪音以及耐久性較差的問題，所以目前優(yōu)選的是非接觸式扭矩傳感器?？梢詫⒎墙佑|式扭矩傳感器分類成磁阻力檢測型、磁變形檢測型、電容檢測型和 光學(xué)檢測型。設(shè)置在電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的常規(guī)的磁阻力檢測型扭矩傳感器具有輸入軸和輸出軸， 該輸入軸的上端與由駕駛者操作的方向盤連接，該輸出軸的上端通過扭梁與輸入軸的下端 連接。輸出軸的下端與車輪連接。輸入軸的包括扭梁的下端和輸出軸的上端被外殼覆蓋，上述扭矩傳感器和驅(qū)動裝 置也設(shè)置在該外殼中。在這種情況下，輸入軸具有永久磁體，在該永久磁體中，極性以規(guī)則的間隔變化。此外，輸出軸設(shè)置有具有齒輪結(jié)構(gòu)的檢測環(huán)，該檢測環(huán)與永久磁體的極性數(shù)目對 應(yīng)，并且該檢測環(huán)由鐵磁性物質(zhì)制成，鐵磁性物質(zhì)能夠產(chǎn)生由設(shè)置在輸入軸上的永久磁體 導(dǎo)致的磁感應(yīng)。上述傳感器設(shè)置有待與檢測環(huán)組合以檢測磁性的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)駕駛者操作方向盤時，旋轉(zhuǎn)力傳遞到輸入軸。由于輸入軸旋轉(zhuǎn)，所以扭梁 旋轉(zhuǎn)。由于扭梁與輸出軸連接，所以旋轉(zhuǎn)量還傳遞到輸出軸。從而，車輪沿著操作方向盤 的方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，設(shè)置在輸入軸上的永久磁體和設(shè)置在輸出軸上的具有齒輪結(jié)構(gòu)的 檢測環(huán)之間的相對扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致該永久磁體和該檢測環(huán)彼此相對的面積的變化。因此，檢測環(huán)中的磁通量發(fā)生變化，并且磁通量的變化可以通過傳感器檢測，從而可以對輸出軸相對于輸入軸的扭轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測。然而，由于上述常規(guī)的扭矩傳感器具有檢測環(huán)繞著傳感器連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)，所以在由永久磁體產(chǎn)生的磁力中存在很大的波動，并且應(yīng)當(dāng)另外安裝固定式檢測環(huán)以 避免旋轉(zhuǎn)的檢測環(huán)和磁體檢測裝置之間的干涉。此外，如果另外安裝了固定式檢測環(huán)，則由永久磁體產(chǎn)生的磁通量第一次通過旋 轉(zhuǎn)的檢測環(huán)發(fā)生磁感應(yīng)，然后第二次通過固定式檢測環(huán)發(fā)生磁感應(yīng)。因此，磁通量由于經(jīng)歷兩次磁感應(yīng)而減小或失真，從而無法準(zhǔn)確地檢測輸出軸和 輸入軸之間的扭轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，可以不 通過磁感應(yīng)的兩個步驟而通過磁感應(yīng)的僅僅一個步驟來檢測輸出軸的扭轉(zhuǎn)角度。技術(shù)方案本發(fā)明的前述目的和/或其他目的可以通過提供一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)，該用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器安裝在與方向盤連接的輸入軸 和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述 用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接并且在其 外周面上具有交替布置的多個N極磁體和多個S極磁體；磁屏蔽部分，其具有中空圓筒體的 形狀，與所述輸出軸連接，并且具有設(shè)置在所述N極磁體和所述S極磁體所在的區(qū)域內(nèi)的多 個孔；磁檢測部分，其設(shè)置為與所述磁屏蔽部分的外表面間隔開并且對穿過所述多個孔的 磁力進(jìn)行檢測；以及磁檢測傳感器部分，其設(shè)置在所述磁檢測部分的外表面上以對所述磁 力產(chǎn)生部分和所述磁屏蔽部分之間的相對扭轉(zhuǎn)的變化進(jìn)行檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分包括連接部和磁體安裝部，所述連接 部固定在所述輸入軸的下端部上，所述磁體安裝部設(shè)置在所述連接部的下側(cè)并具有圓筒形 狀，并且所述多個N極磁體和所述多個S極磁體安裝在所述磁體安裝部的外表面上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽部分包括具有第一通孔的第一磁屏蔽部分以 及具有第二通孔的第二磁屏蔽部分，所述第一通孔以預(yù)定間隔形成在所述第一磁屏蔽部分 的上部外表面上，所述第二通孔以預(yù)定間隔形成在所述第二磁屏蔽部分的下部外表面上從 而與所述第一通孔交替地布置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如果所述輸出軸旋轉(zhuǎn)的量與所述輸入軸旋轉(zhuǎn)的量相同并 且所述輸出軸和所述輸入軸之間的扭轉(zhuǎn)角度是零，則所述N極磁體和所述S極磁體之間的 邊界部分位于所述孔的水平中心。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如果所述輸出軸相對于所述輸入軸向左或向右旋轉(zhuǎn)到其 最大量，則所述N極磁體和所述S極磁體中的一個通過所述第一通孔露出，并且所述N極磁 體和所述S極磁體中的另一個通過所述第二通孔露出。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，各個所述第一通孔和各個所述第二通孔具有相同的孔面 積。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述N極磁體和所述S極磁體的上端高度以及所述磁檢測部分的上端高度與所述第一通孔的上端高度相同，并且所述N極磁體和所述S極磁體的 下端高度以及所述磁檢測部分的下端高度與所述第二通孔的下端高度相同。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述N極磁體和所述S極磁體的上端高度以及所述磁檢 測部分的上端高度不同于所述第一通孔的上端高度，并且所述N極磁體和所述S極磁體的 下端高度以及所述磁檢測部分的下端高度不同于所述第二通孔的下端高度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分包括第一磁檢測部件和第二磁檢測部 件，所述第一磁檢測部件對穿過所述第一通孔的磁力進(jìn)行檢測，所述第二磁檢測部件設(shè)置 為與所述第一磁檢測部件的下側(cè)間隔開并且對穿過所述第二通孔的磁力進(jìn)行檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分還包括用于使由所述磁力產(chǎn)生部分感應(yīng) 出的磁力最大化的第一磁采集環(huán)和第二磁采集環(huán)，所述第一磁采集環(huán)設(shè)置在所述第一磁檢 測部件的外表面上，所述第二磁采集環(huán)設(shè)置在所述第二磁檢測部件的外表面上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一個或多個所述磁檢測傳感器部分與所述第一磁采集環(huán) 和所述第二磁采集環(huán)連接。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分包括第一突出部件和第二突出部件，所 述第一突出部件從所述第一磁采集環(huán)的外表面向外突出，所述第二突出部件從所述第二磁 采集環(huán)的外表面向外突出而沿豎直方向與所述第一突出部件對應(yīng)，并且所述磁檢測傳感器 部分設(shè)置在所述第一突出部件和所述第二突出部件之間。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，設(shè)置在所述第一磁采集環(huán)的外表面上的所述第一突出部 件的數(shù)目為多個，設(shè)置在所述第二磁采集環(huán)的外表面上的所述第二突出部件的數(shù)目為多 個，并且所述磁檢測傳感器部分設(shè)置在每一個所述第一突出部件和每一個所述第二突出部 件之間。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽部分具有制造成一體的所述第一磁屏蔽部分 和所述第二磁屏蔽部分。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分在其上部外表面具有交替布置的所述 N極磁體和所述S極磁體，并且在所述N極磁體的下側(cè)布置有其他的S極磁體，在所述S極 磁體的下側(cè)布置有其他的N極磁體。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽部分在布置于所述上部外表面的所述N極磁 體和所述S極磁體以及布置于下部外表面的所述N極磁體和所述S極磁體之間的每個邊界 部分處具有所述孔。本發(fā)明的前述目的和/或其他目的可以通過提供一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)，該用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器安裝在與方向盤連接的輸入軸 和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述 用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接并且在其 外周面上具有交替布置的多個N極磁體和多個S極磁體；磁屏蔽部分，其作為單獨(dú)的中空圓 筒體布置在所述磁力產(chǎn)生部分的徑向外側(cè)并與所述輸出軸連接，并且所述磁屏蔽部分包括 上屏蔽表面和下屏蔽表面，所述上屏蔽表面具有以預(yù)定間隔布置的多個上通孔，所述上通 孔之間的間隔與所述N極磁體中的一個和所述S極磁體之間的間隔相同，所述下屏蔽表面 具有以預(yù)定間隔布置的多個下通孔，所述下通孔之間的間隔與所述N極磁體中的另一個和 所述S極磁體之間的間隔相同；磁檢測部分，其包括上磁采集部件和下磁采集部件，所述上磁采集部件具有上磁通量采集環(huán)，其采集穿過所述上屏蔽表面的磁通量；上磁通量采集 凸緣，其從所述上磁通量采集環(huán)的上端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及上磁采集端子，其從所述 上磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，并且所述下磁采集部件具有下磁通量采集環(huán)，其采集穿過 所述下屏蔽表面的磁通量；下磁通量采集凸緣，其從所述下磁通量采集環(huán)的下端沿徑向延 伸預(yù)定寬度；以及下磁采集端子，其從所述下磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，其中，所述上磁 通量采集環(huán)和所述下磁通量采集環(huán)之間的距離以及所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通 量采集凸緣之間的距離大于所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間的距離；以及磁檢 測傳感器部分，其設(shè)置在所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間以對磁通量的強(qiáng)度進(jìn) 行檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分具有從所述上磁通量采集環(huán)的上端延伸 的所述上磁通量采集凸緣以及從所述下磁通量采集環(huán)的下端延伸的所述下磁通量采集凸 緣，所述上磁采集端子從所述上磁通量采集凸緣向下延伸，經(jīng)過所述上磁通量采集環(huán)的下 端并彎曲而沿徑向延伸，并且所述下磁采集端子從所述下磁通量采集凸緣向上延伸，經(jīng)過 所述下磁通量采集環(huán)的上端并彎曲而沿徑向延伸從而與所述上磁采集端子對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁采集部 件保持器，所述磁采集部件保持器具有中空圓筒體的形狀并且具有與所述上磁采集部件連 接的上表面以及與所述下磁采集部件連接的下表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁采集部件保持器至少在其上表面和下表面分別具 有與所述上磁通量采集凸緣連接的上保持凸緣以及與所述下磁通量采集凸緣連接的下保 持凸緣。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述上磁采集部件和所述下磁采集部件通過嵌件成型與 所述磁采集部件保持器連接。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸緣分別具 有兩種尺寸的組合孔，所述組合孔形成為在所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸 緣之間沿豎直方向?qū)ΨQ，并且所述上保持凸緣和所述下保持凸緣分別具有預(yù)定數(shù)目的貫通 孔，所述貫通孔沿豎直方向延伸并與形成在所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸 緣中的所述組合孔對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分包括磁體環(huán)和由非鐵磁性物質(zhì)制成的 磁體保持器，所述磁體環(huán)包括多個所述N極磁體和多個所述S極磁體，所述磁體保持器在其 外表面上具有容納并支撐所述磁體環(huán)的安裝部，并且所述磁體保持器還包括多個第一連接 件，所述第一連接件設(shè)置在所述安裝部的上側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第一連接件內(nèi)側(cè)的 所述輸入軸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分還包括由鐵磁性物質(zhì)制成的背軛，所 述背軛設(shè)置在所述磁體環(huán)和所述磁體保持器之間并具有環(huán)形形狀，并且所述背軛具有安裝 在所述磁體環(huán)上的外表面以及固定地安裝在所述磁體保持器的所述安裝部上的內(nèi)表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，每一個所述第一連接件具有連接突起，所述連接突起形 成在所述第一連接件的內(nèi)側(cè)而與所述輸入軸連接，并且所述磁力產(chǎn)生部分還包括第一卡 環(huán)，當(dāng)所述第一連接件與所述輸入軸連接時，所述第一卡環(huán)防止所述第一連接件向外彎曲。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的屏蔽環(huán)保持器，所述屏蔽環(huán)保持器具有保持部和多個第二連接件，所述保持部具有中空圓筒形狀并 且以其內(nèi)表面容納并支撐磁屏蔽環(huán)，所述第二連接件設(shè)置在所述保持部的下側(cè)并沿軸向延 伸以容納所述第二連接件內(nèi)側(cè)的所述輸出軸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述保持部具有預(yù)定數(shù)目的連接突起，所述連接突起形 成在所述保持部的內(nèi)側(cè)從而相應(yīng)地插入所述磁屏蔽環(huán)的上通孔和下通孔。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽環(huán)通過嵌件成型與所述屏蔽環(huán)保持器連接。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，每一個所述第二連接件具有連接突起，所述連接突起形 成在所述第二連接件的下端內(nèi)側(cè)而與所述輸出軸連接，并且所述磁屏蔽部分還包括第二卡 環(huán)，當(dāng)所述第二連接件與所述輸出軸連接時，所述第二卡環(huán)防止所述第二連接件向外彎曲。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器還包括上蓋 和下蓋，其分別設(shè)置在上側(cè)和下側(cè)以容納并支撐所述磁力產(chǎn)生部分、所述磁屏蔽部分、所述 磁檢測部分和所述磁檢測傳感器部分。本發(fā)明的前述目的和/或其他目的可以通過提供一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器來實(shí)現(xiàn)，該用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器安裝在與方向盤連接的輸入軸 和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述 用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接，在其上部 外周面和下部外周面上分別具有交替布置的多個N極磁體和多個S極磁體，并且在相鄰的 上部磁體和下部磁體之間具有極性相反的磁極；磁屏蔽部分，其與所述輸出軸連接并且具 有布置在所述磁力產(chǎn)生部分的徑向外側(cè)的作為單獨(dú)的中空圓筒體的磁屏蔽環(huán)，所述磁屏蔽 環(huán)具有以預(yù)定間隔沿著周向布置的多個通孔，所述多個通孔中的每一個具有在其中容納一 個上部磁體和一個下部磁體的尺寸，并且所述多個通孔之間的間隔與所述上磁體中的一個 和所述下磁體之間的間隔相同；磁檢測部分，其包括上磁采集部件和下磁采集部件，所述上 磁采集部件具有上磁通量采集環(huán)，其采集穿過上屏蔽表面的磁通量；上磁通量采集凸緣， 其從所述上磁通量采集環(huán)的上端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及上磁采集端子，其從所述上磁 通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，并且所述下磁采集部件具有下磁通量采集環(huán)，其采集穿過下屏 蔽表面的磁通量；下磁通量采集凸緣，其從所述下磁通量采集環(huán)的下端沿徑向延伸預(yù)定寬 度；以及下磁采集端子，其從所述下磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，其中，所述上磁通量采集 環(huán)和所述下磁通量采集環(huán)之間的距離以及所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸 緣之間的距離大于所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間的距離；以及磁檢測傳感器 部分，其設(shè)置在所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間以對磁通量的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分具有從所述上磁通量采集環(huán)的上端延伸 的所述上磁通量采集凸緣以及從所述下磁通量采集環(huán)的下端延伸的所述下磁通量采集凸 緣，所述上磁采集端子從所述上磁通量采集凸緣向下延伸，經(jīng)過所述上磁通量采集環(huán)的下 端并彎曲而沿徑向延伸，并且所述下磁采集端子從所述下磁通量采集凸緣向上延伸，經(jīng)過 所述下磁通量采集環(huán)的上端并彎曲而沿徑向延伸從而與所述上磁采集端子對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁檢測部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁采集部 件保持器，所述磁采集部件保持器具有中空圓筒體的形狀并且具有與所述上磁采集部件連 接的上表面以及與所述下磁采集部件連接的下表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分包括磁體環(huán)和由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁體保持器，所述磁體環(huán)包括多個所述上部磁體和多個所述下部磁體，所述磁體保持器在 其外表面上具有容納并支撐所述磁體環(huán)的安裝部，并且所述磁體保持器還包括多個第一連 接件，所述第一連接件設(shè)置在所述安裝部的上側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第一連接件內(nèi)側(cè) 的所述輸入軸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁力產(chǎn)生部分還包括由鐵磁性物質(zhì)制成的背軛，所 述背軛設(shè)置在所述磁體環(huán)和所述磁體保持器之間并具有環(huán)形形狀，并且所述背軛具有安裝 在所述磁體環(huán)上的外表面以及固定地安裝在所述磁體保持器的所述安裝部上的內(nèi)表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述磁屏蔽部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的屏蔽環(huán)保 持器，所述屏蔽環(huán)保持器具有保持部和多個第二連接件，所述保持部具有中空圓筒形狀并 且以其內(nèi)表面容納并支撐所述磁屏蔽環(huán)，所述第二連接件設(shè)置在所述保持部的下側(cè)并沿軸 向延伸以容納所述第二連接件內(nèi)側(cè)的所述輸出軸，所述屏蔽環(huán)保持器通過嵌件成型與所述 磁屏蔽環(huán)連接。有益效果根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，在與輸入軸連接的磁力產(chǎn)生 部分上設(shè)置有N極和S極的磁體，并且在與輸出軸連接的磁屏蔽部分中形成有多個上通孔 和多個下通孔。因此，如果存在輸出軸相對于輸入軸的扭轉(zhuǎn)，則磁力產(chǎn)生部分的磁通量穿過形成 在磁屏蔽部分中的多個上通孔和多個下通孔并到達(dá)位于外側(cè)的磁檢測部分，然后在磁檢測 傳感器部分中作為扭轉(zhuǎn)信號被檢測。也就是說，從N極和S極發(fā)出并穿過多個通孔的磁通量的強(qiáng)度根據(jù)輸入軸和輸出 軸之間的扭轉(zhuǎn)角度而變化，并且該磁通量穿過磁檢測部分而在磁檢測傳感器部分中被檢 測。因此，由于從磁力產(chǎn)生部分的永久磁體產(chǎn)生的磁通量通過磁屏蔽部分的磁屏蔽環(huán) 直接地發(fā)送到磁檢測部分，所以磁通量減小或失真的可能性較低。從而，可以準(zhǔn)確地檢測輸入軸和輸出軸之間的扭轉(zhuǎn)。此外，根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，由于上磁通量采集環(huán) 和下磁通量采集環(huán)之間的距離以及上磁采集凸緣和下磁采集凸緣之間的距離大于上磁采 集端子和下磁采集端子之間的距離，所以可以防止被采集和檢測的磁通量的強(qiáng)度的降低。此外，根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，由于通過改進(jìn)用于轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的總體結(jié)構(gòu)減少了部件的數(shù)目，所以可以降低制造成本。此外，由于減少了所需的制造步驟，所以可以縮短制造時間。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的透視圖；圖2是圖1所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的分解視圖；圖3是沿著圖1中的A-A線截取的剖視圖；圖4是圖1所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的平面視圖；圖5是圖1所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的2維展開視12
圖6是圖5所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的重疊展開視圖；圖7是沿著圖6中的B-B線截取的剖視圖；圖8是沿著圖6中的C-C線截取的剖視圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的中立狀態(tài)的2維展開視圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖，其中，輸出軸向左方扭轉(zhuǎn)；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖，其中，輸出軸向左方扭轉(zhuǎn)到最大程度；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖，其中，輸出軸向右方扭轉(zhuǎn)；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖，其中，輸出軸向右方扭轉(zhuǎn)到最大程度；圖14是示出設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器中的磁力產(chǎn)生部分和磁屏蔽部分的變型實(shí)施例的中立狀態(tài)的2維展開視圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的安裝狀態(tài)的透視圖；圖16是圖15所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的安裝狀態(tài)的分解視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的剖視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的透視圖；圖20是圖19所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的平面視圖(其中，圖18 是沿著圖20中的D-D線截取的剖視圖)；圖21是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的主要部分的放大透視圖；圖22是圖21所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器的主要部分的剖視圖；圖23是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的主要部件之間的關(guān)系的示意性分解視圖；圖24是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器的主要部件之間的關(guān)系的示意性視圖，其中，該非接觸式扭矩傳感器處于中立狀態(tài)；圖25至圖28分別是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接 觸式扭矩傳感器的主要部件之間的關(guān)系的示意性視圖，其中，該非接觸式扭矩傳感器處于 扭轉(zhuǎn)狀態(tài)；圖29是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭 矩傳感器的主要部件的變型實(shí)施例的示意性分解視圖；圖30是示出圖29所示主要部件的變型實(shí)施例之間的關(guān)系的示意性視圖，其中，用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器處于中立狀態(tài)；以及圖31至圖34分別是示出圖29所示主要部件的變型實(shí)施例之間的關(guān)系的示意性 視圖，其中，非接觸式扭矩傳感器處于扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸 式扭矩傳感器的構(gòu)造和操作進(jìn)行描述。如圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器100包括磁力產(chǎn)生部分110、磁屏蔽部分120、磁檢測部分130和磁檢測傳感器 部分140。磁力產(chǎn)生部分110與輸入軸10連接，輸入軸10與車輛的方向盤連接；磁屏蔽部分 120與輸出軸20連接，輸出軸20與車輪連接；并且輸入軸10和輸出軸20經(jīng)由扭梁30連
接在一起。在本實(shí)施例中，輸入軸10在其底端具有插入部11，在插入部11中形成有連接中空 部12以使扭梁30的上端插入。此外，在插入部11的上側(cè)形成有貫穿輸入軸10的外表面 的連接孔13。在這種情況下，設(shè)置在輸入軸10上的插入部11的形狀可以隨著磁力產(chǎn)生部分110 的形狀而變化。也就是說，在附圖中，盡管磁力產(chǎn)生部分110被輸入軸10的底端部插入并且連接 中空部12被扭梁30的上端部插入從而輸入軸10和扭梁30通過銷40a連接在一起，然而對 所有這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述是為了說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例，也可以根據(jù)磁力產(chǎn)生部分110 的形狀改變磁力產(chǎn)生部分110和輸入軸10之間的連接方法或連接狀態(tài)。磁力產(chǎn)生部分110包括連接部112、磁體安裝部113、多個N極磁體114和多個S 極磁體115，連接部112在其中心處具有貫通孔111。連接部112的貫通孔111被設(shè)置在輸入軸10的底端部的插入部11插入。在這種 情況下，插入部11和連接部112可以通過連接裝置(未示出)或者通過形成在插入部11 的外表面以及連接部112的內(nèi)表面上的連接螺釘連接在一起。磁體安裝部113位于連接部112的下側(cè)。磁體安裝部113可以與連接部112形成 為一體。磁體安裝部113的內(nèi)側(cè)形成為具有單一半徑的圓筒形狀。所設(shè)置的N極磁體114和S極磁體115的數(shù)目分別為多個，N極磁體114和S極 磁體115交替地布置在磁體安裝部113的外表面上，并且N極磁體114和S極磁體115的 數(shù)目之和為偶數(shù)。也就是說，如果N極磁體114的數(shù)目是8，則S極磁體115的數(shù)目是8。而如果N 極磁體114的數(shù)目是9，則S極磁體115的數(shù)目是9。此外，N極磁體114和S極磁體115可以一開始設(shè)置為彼此分離的磁體然后安裝 在磁體安裝部113的外表面上。或者，原本不具有極性的鐵磁性物質(zhì)可以安裝在磁體安裝 部113的外表面上然后對鐵磁性物質(zhì)施加分隔開的N、S極性，從而能夠構(gòu)成N極磁體114 和S極磁體115。在附圖中，所設(shè)置的N極磁體114和S極磁體115的數(shù)目分別為8。然而，該數(shù)目可以變化。N極磁體114和S極磁體115在其所有區(qū)域上具有相同的厚度。磁屏蔽部分120設(shè)置在磁力產(chǎn)生部分110的外側(cè)并且具有第一磁屏蔽部分120a 和第二磁屏蔽部分120b。然而，第一磁屏蔽部分120a和第二磁屏蔽部分120b形成為一體 而具有圓筒形狀。也就是說，磁屏蔽部分120設(shè)置為與N極磁體114和S極磁體115間隔開。如后 所述，磁屏蔽部分120的下端部與輸出軸20連接。在附圖中，附加的連接部件150與磁屏 蔽部分120的下端部連接，并且輸出軸20與連接部件150連接。磁屏蔽部分120具有多個孔121和多個孔122，多個孔121和多個孔122分別是位 于N極磁體114和S極磁體115所在的區(qū)域內(nèi)的多個第一通孔121和多個第二通孔122。 在下文中，多個第一通孔121也被稱為第一通孔121，并且多個第二通孔122也被稱為第二 通孔122。第一通孔121位于磁屏蔽部分120的上側(cè)，并且第二通孔122位于磁屏蔽部分120 的下側(cè)。也就是說，第一通孔121以均勻的間隔設(shè)置在第一磁屏蔽部分120a的表面上，并 且第二通孔122以均勻的間隔設(shè)置在第二磁屏蔽部分120b的表面上。在這種情況下，第一通孔121和第二通孔122的數(shù)目分別與N極磁體114和S極 磁體115的數(shù)目相同。因此，如果N極磁體114的數(shù)目是8，則第一通孔121的數(shù)目是8。此外，第一通孔121和第二通孔122設(shè)置為彼此相反(交錯)。也就是說，一個第二通孔122形成在兩個相鄰的第一通孔121之間。此外，第一通孔121和第二通孔122具有相同的形狀和面積。在附圖中，所有的第 一通孔121和第二通孔122都具有同一種矩形形狀。然而，第一通孔121和第二通孔122也可以具有同一種“〇”、“□”、“Δ”、" ▽”、 “ ”形狀或者可以具有其他任何形狀，例如橢圓形、細(xì)長孔和梯形。在這種情況下，上述各種形狀應(yīng)當(dāng)形成為沿著水平方向?qū)ΨQ(以孔121和孔122 所在的各個區(qū)域的中心線作為對稱軸)。此外，孔121和孔122可以制備成具有2種或更多種上述形狀，但是同一種單一的 形狀是優(yōu)選的。根據(jù)一個實(shí)施例，磁屏蔽部分120的高度可以與N極磁體114和S極磁體115以 及后述磁檢測部分130的高度相同。也就是說，N極磁體114和S極磁體115的上端高度以及磁檢測部分130的上端 高度與形成在磁屏蔽部分120中的第一通孔121的上端高度相同。此外，N極磁體114和 S極磁體115的下端高度以及磁檢測部分130的下端高度與形成在磁屏蔽部分120中的第 二通孔122的下端高度相同。然而，該高度條件僅僅是示例性的描述。因而，N極磁體114和S極磁體115的上 端高度以及磁檢測部分130的上端高度也可以與第一通孔121的上端高度不同，并且N極 磁體114和S極磁體115的下端高度以及磁檢測部分130的下端高度也可以與第二通孔 122的下端高度不同。如上所述，磁屏蔽部分120的下部與連接部件150連接，連接部件150的中心部分 向下突出而被待與連接部件150連接的輸出軸20插入。
連接部件150和輸出軸20可以通過連接裝置(未示出)連接在一起。輸出軸20在其待插入連接部件150中的上端具有插入部21。在插入部21的待被 扭梁30的下端部插入的中心部分處形成有連接中空部22。輸出軸20具有貫穿連接中空部 22的連接孔23。扭梁30和輸出軸20通過插入連接孔23中的銷40b連接在一起。磁檢測部分130設(shè)置為與磁屏蔽部分120的外表面隔開并且對穿過第一通孔121 和第二通孔122的磁力執(zhí)行檢測。這樣的磁檢測部分130包括均由具有環(huán)形的鐵磁性物質(zhì)制成的第一磁檢測部件 131a和第二磁檢測部件131b。第一磁檢測部件131a通到第一磁采集環(huán)132a，并且第二磁檢測部件131b通到第 二磁采集環(huán)132b。第一磁檢測部件131a和第二磁檢測部件131b設(shè)置為彼此隔開。第一磁檢測部件 131a的上端的高度和第二磁檢測部件131b的下端的高度可以分別與N極磁體114的上端 的高度和S極磁體115的下端的高度相同，或者前者分別小于后者。對于后一種情況，即當(dāng)?shù)谝淮艡z測部件131a的上端的高度和第二磁檢測部件 131b的下端的高度分別小于N極磁體114的上端的高度和S極磁體115的下端的高度時， 第一磁檢測部件131a的上端不應(yīng)當(dāng)從第一通孔121的上端突出，并且第二磁檢測部件131b 的下端不應(yīng)當(dāng)從第二通孔122的下端突出。因此，第一磁檢測部件131a對穿過第一通孔121的磁力進(jìn)行檢測，第二磁檢測部 件131b對穿過第二通孔122的磁力進(jìn)行檢測。第一磁采集環(huán)132a與第一磁檢測部件131a的外表面連接，并且第二磁采集環(huán) 132b與第二磁檢測部件131b的外表面連接。第一磁采集環(huán)132a和第二磁采集環(huán)132b用 于使從靠近磁檢測傳感器部分140周圍的磁力產(chǎn)生部分110感應(yīng)出的磁力最大化。第一磁采集環(huán)132a在其外表面上具有向外突出的第一突出部分132a’，并且第二 磁采集環(huán)132b在其外表面上具有向外突出并且沿著豎直方向與第一突出部分132a’重疊 的第二突出部分132b，。可以在豎直方向上的同一位置處制備出多個這樣的第一突出部分132a’和第二突 出部分132b，。磁檢測傳感器部分140位于磁檢測部分130的外側(cè)以便根據(jù)磁力產(chǎn)生部分110和 磁屏蔽部分120彼此相對的面積的變化來檢測相對扭轉(zhuǎn)。盡管在附圖中僅僅示出了一個磁檢測傳感器部分140，然而磁檢測傳感器部分 140的數(shù)目隨著第一突出部分132a’和第二突出部分132b’的數(shù)目而變化。也就是說，由于磁檢測傳感器部分140安裝在第一突出部分132a’和第二突出部 分132b’之間，所以磁檢測傳感器部分140的數(shù)目取決于第一突出部分132a’和第二突出 部分132b，的數(shù)目。由于上述用于檢測磁力的磁檢測傳感器部分140是在機(jī)械行業(yè)中廣泛采用的一 種傳感器，所以在本說明書中省略了對磁檢測傳感器部分140的詳細(xì)描述。在下文中，對根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳 感器100的操作進(jìn)行描述。圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭
16矩傳感器100的操作和檢測理論的非接觸式扭矩傳感器100的2維展開視圖，該視圖在2維 平面內(nèi)表現(xiàn)環(huán)形的扭矩傳感器100。圖6是圖5所示用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器 的重疊展開視圖，圖7是沿著圖6中的B-B線截取的剖視圖，并且圖8是沿著圖6中的C-C 線截取的剖視圖。如圖5至圖8所示，磁屏蔽部分120位于磁力產(chǎn)生部分110所在的區(qū)域內(nèi)。設(shè)置 在磁檢測部分130中的第一磁檢測部件131a位于第一通孔121所在的區(qū)域內(nèi)，并且設(shè)置在 磁檢測部分130中的第二磁檢測部件131b位于第二通孔122所在的區(qū)域內(nèi)。此外，每一個第一通孔121的水平寬度落入N極磁體114的寬度之內(nèi)，并且每一個 第二通孔122的水平寬度落入S極磁體115的寬度之內(nèi)。第一通孔121的水平寬度可以落入S極磁體115的寬度之內(nèi)。在這種情況下，第 二通孔122的水平寬度落入N極磁體114的寬度之內(nèi)。圖9是示出非接觸式扭矩傳感器100的中立狀態(tài)的2維展開視圖，其中，輸入軸10 和輸出軸20之間不存在扭轉(zhuǎn)。圖9表現(xiàn)方向盤和車輪以相同的角度值旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)或者在車輛靜止不動的情況 下輸入軸10和輸出軸20的扭轉(zhuǎn)量都是零的狀態(tài)。更具體來說，如果駕駛者操作方向盤，則與方向盤連接的輸入軸10旋轉(zhuǎn)。并且，輸 出軸20通過扭梁30旋轉(zhuǎn)從而改變車輪的方向。當(dāng)由于輸入軸10和輸出軸20之間的等量旋轉(zhuǎn)而使扭轉(zhuǎn)角度為零時，N極磁體114 和S極磁體115之間的邊界部分位于第一通孔121的中心和第二通孔122的中心。從而，設(shè)置在磁力產(chǎn)生部分110中的N極磁體114和S極磁體115以恰好相同的 面積值向第一通孔121和第二通孔122露出。因此，在磁檢測部分130中接收到的兩種極性的磁力互相抵消而變?yōu)榱銟O性。更具體來說，第一通孔121和第二通孔122中的每一個使N極磁力穿越其50%的 面積并使S極磁力穿越其剩余的50%的面積。因此，穿過每個孔并在磁檢測部分130中被 檢測的極性變?yōu)榱?。圖10是示出輸出軸20相對于輸入軸10向左方扭轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖， 并且圖11是示出輸出軸20相對于輸入軸10向左方扭轉(zhuǎn)到其最大程度的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維 展開視圖。圖10和圖11所示向左方產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)表明當(dāng)駕駛者使方向盤向左方旋轉(zhuǎn) 時，由于車輪和路面之間的摩擦而使得輸入軸10和輸出軸20之間存在扭轉(zhuǎn)。也就是說，扭轉(zhuǎn)狀態(tài)是在連接輸入軸10和輸出軸20的扭梁30中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的狀 態(tài)。如果扭轉(zhuǎn)量逐漸增大，則S極磁體115在每一個第一通孔121內(nèi)的露出面積增大。并 且，隨著S極磁體115的露出面積增大，N極磁體114的露出面積減小。同樣地，N極磁體114在每一個第二通孔122內(nèi)的露出面積增大。并且，隨著N極 磁體114的露出面積增大，S極磁體115的露出面積減小。從而，在設(shè)置在磁檢測部分130中的第一磁檢測部件131a中由N極磁體114感應(yīng) 出的磁力和由S極磁體115感應(yīng)出的磁力之間出現(xiàn)差異。因此，第一磁檢測部件131a具有 N極性。同樣地，第二磁檢測部件131b具有S極性，與在第一磁檢測部件131a中感應(yīng)出的磁力相比，第二磁檢測部件131b的S極性表現(xiàn)出極性相反但是量值恰好相同的磁力。如圖11所示，當(dāng)向左方的扭轉(zhuǎn)達(dá)到其最大程度時，第一磁檢測部件131a只具有N 極性并且第二磁檢測部件131b只具有S極性。首先在第一磁檢測部件131a中感應(yīng)出的N極性還通過第一磁采集環(huán)132a在磁檢 測傳感器部分140的上端中進(jìn)行感應(yīng)。此外，首先在第二磁檢測部件131b中感應(yīng)出的S極 性還通過第二磁采集環(huán)132b在磁檢測傳感器部分140的下端中進(jìn)行感應(yīng)。于是，在磁檢測傳感器部分140周圍形成了磁場，并且磁檢測傳感器部分140對此 時的磁通量進(jìn)行檢測。如上所述，輸入軸10和輸出軸20之間的扭轉(zhuǎn)量在從扭轉(zhuǎn)開始到達(dá)到其最大程度 的期間內(nèi)線性地增大。同時，磁力產(chǎn)生部分110通過形成在磁屏蔽部分120中的第一通孔121和第二通 孔122與磁檢測部分130相對的面積線性地變化，從而形成在磁檢測傳感器部分140周圍 的磁通量也可以線性地變化。以上是對輸出軸20相對于輸入軸10向左方扭轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行的描述。然而，由于極性會隨著N極磁體114和S極磁體115的布置方式的變化而變化，所 以對向左方的扭轉(zhuǎn)的以上描述同樣可以適用于向右方的扭轉(zhuǎn)。也就是說，由于上述向左方的扭轉(zhuǎn)基于相應(yīng)附圖中的特定方向，所以以上描述也 適用于向右方的扭轉(zhuǎn)。如圖12和圖13所示，當(dāng)存在與以上描述相反的向右方的扭轉(zhuǎn)時，形成在磁檢測傳 感器部分140周圍的磁場的極性變?yōu)榫哂?80度相變的相反值。在本說明書中省略了對這 些附圖的詳細(xì)描述。圖12是示出輸出軸20相對于輸入軸10向右方扭轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維展開視圖， 并且圖13是示出輸出軸20相對于輸入軸10向右方扭轉(zhuǎn)到其最大程度的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的2維 展開視圖。然而，如圖14所示，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式 扭矩傳感器可以具有磁力產(chǎn)生部分110’，在磁力產(chǎn)生部分110’中，沿著磁體安裝部的上部 的外表面依次布置有N極磁體114’和S極磁體115’，并且在N極磁體114’下面布置有另 一個S極磁體115”，在S極磁體115’下面布置有另一個N極磁體114”。在這種情況下，磁屏蔽部分120’在磁體114’、114”、115’和115”的公共邊界區(qū)域 內(nèi)具有通孔121’。同樣的通孔121’形成在每個這樣的邊界區(qū)域中。從而，當(dāng)存在向左方的扭轉(zhuǎn)時，在每個通孔121’(參見圖14)中，右上方的S極磁 體115’的露出表面和右下方的N極磁體114”的露出表面增大。相反地，左上方的N極磁體114’的露出表面和左下方的S極磁體115”的露出表 面同時減小。因此，通過通孔121’在第一磁檢測部件131a中感應(yīng)出的磁力和在第二磁檢測部 件131b中感應(yīng)出的磁力之間存在差異，從而磁檢測傳感器部分140可以檢測出這種差異。如圖15所示，根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩 傳感器200設(shè)置在與車輛的方向盤軸對應(yīng)的輸入軸60和與車輪的驅(qū)動軸直接連接的輸出 軸70之間以便對輸入軸60和輸出軸70之間的扭轉(zhuǎn)角度執(zhí)行測量。
輸入軸60和輸出軸70不是彼此直接連接而是經(jīng)由圖16所示的扭梁80連接。也就是說，扭梁80具有待插入輸入軸60中的上端部。當(dāng)孔81與輸入軸60的連 接孔62對應(yīng)時，連接銷(未示出)被插入以將扭梁80與輸入軸60連接。此外，扭梁80具有待插入70中的下端部。當(dāng)孔82與輸出軸70的連接孔72對應(yīng) 時，連接銷(未示出)被插入以將扭梁80與輸出軸70連接。扭矩傳感器200被扭梁80插入并分別與輸入軸60和輸出軸70連接。如圖17所示，扭矩傳感器200包括磁力產(chǎn)生部分210，其與輸入軸60連接；磁屏 蔽部分220，其設(shè)置在磁力產(chǎn)生部分210的外側(cè)并與輸出軸70連接；磁檢測部分230，其設(shè) 置為固定在磁屏蔽部分220的外側(cè)；磁檢測傳感器部分240，其與磁檢測部分230具有預(yù)定 的位置關(guān)系；以及上蓋251和下蓋252。磁力產(chǎn)生部分210具有磁體環(huán)211，在磁體環(huán)211中，N極磁體211a和S極磁體 211b沿著環(huán)向交替布置而彼此相鄰。磁體環(huán)211安裝在背軛212的外表面上，背軛212呈環(huán)形并由磁性物質(zhì)制成。背軛212的內(nèi)表面固定地安裝在磁體保持器213的接納部213a上。如后所述，背軛212可以由鋼制成，并且有助于使從磁體環(huán)211產(chǎn)生的磁通量沿著 向外的方向更加集中。磁體保持器213由例如塑料等非磁性物質(zhì)制成，并且在其外表面上具有用于接納 和固定磁體環(huán)211的接納部213a。此外，磁體保持器213在接納部213a的上側(cè)具有多個第一連接件213b，第一連接 件213b沿軸向延伸并且沿環(huán)向彼此分離。輸入軸60插入第一連接件213b的內(nèi)側(cè)。為了連接輸入軸60，每一個第一連接件213b在其上端的內(nèi)側(cè)具有保持端213c (參 見圖18和圖19)，保持端213c插入輸入軸60的凹槽61中。當(dāng)多個第一連接件213b與輸入軸60組合時，可以在第一連接件213b的外側(cè)添加 第一卡環(huán)214以防止各個連接件213b向外彎曲?？梢栽趫D15、圖18和圖19中看到所插入的第一卡環(huán)214的視圖。磁屏蔽部分220具有磁屏蔽環(huán)221和屏蔽環(huán)保持器225。磁屏蔽環(huán)221是由磁性物質(zhì)制成的圓筒體并且劃分成上屏蔽表面222和下屏蔽表 面 223。上屏蔽表面222和下屏蔽表面223分別具有沿著環(huán)向以預(yù)定間隔布置的預(yù)定數(shù)目 的通孔222h和預(yù)定數(shù)目的通孔223h。此外，在上屏蔽表面222和下屏蔽表面223之間，通 孔222h和通孔223h設(shè)置為相反(交錯)。更具體來說，通孔222h和通孔223h中的每一個的水平寬度都具有落入一個磁體 21 Ia或21 Ib的寬度內(nèi)的尺寸，磁體21 Ia或21 Ib包含在位于通孔222h和通孔223h的內(nèi)側(cè) 的磁體環(huán)211中(參見圖23)。此外，在屏蔽表面222和223中的每一個上，在沿水平方向相鄰的通孔222h之間 存在與一個磁體211a或211b的水平寬度對應(yīng)的間隔。從而，例如，如果上通孔222h中的任何一個設(shè)置為與位于內(nèi)側(cè)的N極磁體211a對 應(yīng)，則每個上通孔222h都會設(shè)置為與位于其內(nèi)側(cè)的N極磁體211a對應(yīng)。在這種情況下，所有的下通孔223h分別與S極磁體211b對應(yīng)。由非磁性物質(zhì)制成的屏蔽環(huán)保持器225具有第二連接件228和圓筒形狀的保持部 226，第二連接件228形成在保持部226的下側(cè)以便與輸出軸70連接(參見圖18)。保持部226容納并支撐位于其內(nèi)側(cè)的磁屏蔽環(huán)221。特別地，在保持部226的內(nèi)側(cè) 形成有預(yù)定數(shù)目的連接突起227，從而連接突起227與上通孔222h和下通孔223h對應(yīng)，當(dāng) 磁屏蔽環(huán)221與保持部226連接時，上通孔222h和下通孔223h相應(yīng)地被連接突起227插 入。此外，屏蔽環(huán)保持器225在保持部226的下側(cè)具有多個第二連接件228，第二連接 件228沿軸向延伸并且沿環(huán)向彼此分離(參見圖18)。第二連接件228的形成和功能與第 一連接件213b的形成和功能相似。輸出軸70插入第二連接件228的內(nèi)側(cè)。為了連接輸出軸70，每一個第二連接件228在其下端的內(nèi)側(cè)具有保持端228a，保 持端228a插入輸出軸70的凹槽71 (參見圖16)中。當(dāng)多個第二連接件228與輸出軸70組合時，可以在第二連接件228的外側(cè)添加第 二卡環(huán)229以防止各個連接件228與輸出軸70分離。磁屏蔽環(huán)221和屏蔽環(huán)保持器225可以通過嵌件成型連接在一起，在嵌件成型過 程中，磁屏蔽環(huán)221插入模具中并與工程塑料形成為一體。圖18中示出了注射成型之后的 整體成形。如圖17所示，磁檢測部分230包括均由磁性物質(zhì)制成的上磁采集部件231和下磁 采集部件232以及由非磁性物質(zhì)制成的磁采集部件保持器233，磁采集部件保持器233支撐 上磁采集部件231和下磁采集部件232以維持它們之間的預(yù)定距離。盡管上磁采集部件231和下磁采集部件232似乎是獨(dú)立存在然后組合在一起的， 然而它們實(shí)際上被埋入磁采集部件保持器233中。因此，上磁采集部件231和下磁采集部件232通過注射成型與磁采集部件保持器 233形成為一體。圖21和圖22分別是用來描述上磁采集部件231和下磁采集部件232之間的位置 關(guān)系的透視圖和側(cè)視圖。如圖所示，上磁采集部件231具有上磁通量采集環(huán)231a，其具有豎直寬度小的圓 筒形狀；上磁通量采集凸緣231b，其在上磁通量采集環(huán)231a的上端以預(yù)定寬度向外延伸； 以及上磁采集端子231c，其從上磁通量采集凸緣231b的右端部向下突出。下磁采集部件232設(shè)置為沿豎直方向與上磁采集部件231對稱。也就是說，下磁采集部件232具有下磁通量采集環(huán)232a，其具有豎直寬度小的圓 筒形狀；下磁通量采集凸緣232b，其在下磁通量采集環(huán)232a的下端以預(yù)定寬度向外延伸； 以及下磁采集端子232c，其從下磁通量采集凸緣232b的右端部向上突出。這樣的上磁采集部件231和下磁采集部件232在磁屏蔽環(huán)221的外側(cè)以預(yù)定間隙 上下布置。在這種情況下，上磁采集部件231的上磁通量采集環(huán)231a設(shè)置為與磁屏蔽環(huán)221 的上屏蔽表面222相對，并且對從磁體環(huán)211產(chǎn)生并通過上屏蔽表面222的通孔222h離開 的磁通量執(zhí)行采集。
20
如上所述采集到的磁通量被發(fā)送到位于上磁通量采集環(huán)231a的上端周緣的上 磁通量采集凸緣231b，然后集中到位于上磁通量采集凸緣231b的右端部的上磁采集端子 231c。同樣地，下磁采集部件232的下磁通量采集環(huán)232a設(shè)置為與磁屏蔽環(huán)221的下屏 蔽表面223相對，并且對從磁體環(huán)211產(chǎn)生并通過下屏蔽表面223的通孔223h離開的磁通 量執(zhí)行采集。如上所述采集到的磁通量被發(fā)送到位于下磁通量采集環(huán)232a的下端周緣的下 磁通量采集凸緣232b，然后集中到位于下磁通量采集凸緣232b的右端部的下磁采集端子 232c。因此，磁檢測部分230執(zhí)行將上述磁通量集中在一個部位的操作。如圖22所示，為此目的，上磁通量采集環(huán)231a和下磁通量采集環(huán)232a之間的距 離Y以及上磁通量采集凸緣231b和下磁通量采集凸緣232b之間的距離Z需要大于上磁采 集端子231c和下磁采集端子232c之間的距離X。憑借這種構(gòu)造，由磁檢測部分230采集到的磁通量可以集中到上磁采集端子231c 和下磁采集端子232c。但是，如果上磁通量采集環(huán)231a和下磁通量采集環(huán)232a之間的距離Y小于上磁 采集端子231c和下磁采集端子232c之間的距離X，則由磁檢測部分230采集到的磁通量集 中在上磁通量采集環(huán)231a和下磁通量采集環(huán)232a之間，這意味著上磁采集端子231c和下 磁采集端子232c之間的磁通量的強(qiáng)度減弱。從而，在檢測值中出現(xiàn)錯誤，即導(dǎo)致扭矩傳感器200的性能降低。此外，當(dāng)上磁通量采集凸緣231b和下磁通量采集凸緣232b之間的距離Z小于上 磁采集端子231c和下磁采集端子232c之間的距離X時，會出現(xiàn)同樣的問題。參照圖22中的分解視圖，上磁采集端子231c從上磁通量采集凸緣231b向下延 伸，在上磁通量采集環(huán)231a的下端處轉(zhuǎn)為徑向從而向右方延伸。下磁采集端子232c從下磁通量采集凸緣232b向上延伸，在下磁通量采集環(huán)232a 的上端處轉(zhuǎn)為徑向從而向右方延伸以便與上磁采集端子231c對應(yīng)。如圖18所示，磁采集部件保持器233通過嵌件成型在其內(nèi)側(cè)的上部和下部容納上 磁采集部件231和下磁采集部件232。此外，如圖17所示，磁采集部件保持器233在其上端和下端分別具有上保持凸緣 233a和下保持凸緣233b。如圖18所示，上保持凸緣233a通過嵌件成型在其中容納上磁采集部件231的上 磁通量采集環(huán)231a。下保持凸緣233b通過嵌件成型在其中容納下磁采集部件232和下磁 通量采集環(huán)232a。在上保持凸緣233a和下保持凸緣233b之間沿著環(huán)向以預(yù)定間隔形成有預(yù)定數(shù)目 的貫通孔233h。每一個貫通孔233h都沿著豎直方向延伸。如圖21所示，與貫通孔233h對應(yīng)，上磁通量采集凸緣231b和下磁通量采集凸緣 232b分別具有尺寸不同的兩種組合孔hi和h2。在這種情況下，上磁通量采集凸緣231b的組合孔hi和h2形成為沿豎直方向與下 磁通量采集凸緣232b的組合孔hi和h2對稱。
因此，上磁通量采集凸緣231b和下磁通量采集凸緣232b具有恰好相同的形狀以 便提高制造的效率。這些組合孔hi和h2用于在磁檢測部分230的注射成型過程中將上磁采集部件 231和下磁采集部件232良好地定位在模具中。也就是說，參照圖21，如果能夠穿過較大的組合孔hi但是不能穿過較小的組合孔 h2的支撐銷(未示出)在模具中設(shè)置在上磁采集部件231和下磁采集部件232之間，則上 磁采集部件231和下磁采集部件232中的較小的組合孔h2受到支撐銷向上和向下的支撐。因此，上磁采集部件231和下磁采集部件232可以在注射成型的過程中維持其間 的預(yù)定豎直距離。由于圖22中示出的X、Y、Z之間的位置關(guān)系的精度對執(zhí)行磁通量的采集、發(fā)送和集 中的磁檢測部分230有很大的影響，所以上述注射成型處理有助于提高精度。在圖21中，孔h3用于設(shè)置上磁采集部件231和下磁采集部件232在模具中的位置。磁檢測傳感器部分240 (參見圖17)設(shè)置在上磁采集端子231c和下磁采集端子 232c之間以便對形成在端子231c和232c之間的磁通量的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。如圖17所示，扭矩傳感器200具有上蓋251和下蓋252，上蓋251和下蓋252在 其中容納并支撐磁力產(chǎn)生部分210、磁屏蔽部分220、磁檢測部分230和磁檢測傳感器部分 240。與圖17所示的扭矩傳感器200的分解狀態(tài)相比，在圖19中示出了扭矩傳感器200 的組裝狀態(tài)的透視圖，并且在圖20中示出了組裝好的扭矩傳感器200的平面視圖。如圖17、圖19和圖20所示，磁力產(chǎn)生部分210位于外部呈現(xiàn)為磁采集部件保持器 233的磁檢測部分230內(nèi)。外部呈現(xiàn)為屏蔽環(huán)保持器225的磁屏蔽部分220位于磁力產(chǎn)生部分210和磁檢測 部分230之間。在下文中，對上述根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭 矩傳感器200的操作進(jìn)行描述。圖23是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的扭矩傳感器200的主要部分 之間的構(gòu)造關(guān)系的假想示意性視圖。也就是說，通過2維展開視圖表現(xiàn)圓筒形狀。磁屏蔽環(huán)221的上通孔222h和下通孔223h分別設(shè)置為與磁體環(huán)211的磁體對應(yīng)。從磁體環(huán)211產(chǎn)生的磁通量穿過磁屏蔽環(huán)221的通孔222h和通孔223h并且分別 到達(dá)位于另一側(cè)的上磁采集部件231和下磁采集部件232。如圖24所示，正常狀態(tài)即中立狀態(tài)下的位置關(guān)系是磁屏蔽環(huán)221的上通孔222h 和下通孔223h中的每一個通孔在該通孔的中心位于N極磁體和S極磁體的邊界線上的情 況下跨越N極磁體的一半和S極磁體的一半。因此，穿過通孔222h和通孔223h中的每一個通孔的磁通量的N極性和S極性具 有相同的量值，從而由上磁采集部件231和下磁采集部件232中的每一個采集并集中的磁 通量分別為零。從而，檢測到的磁通量是零，這意味著輸入軸60和輸出軸70的旋轉(zhuǎn)角度相同。圖25表現(xiàn)輸入軸60相對于輸出軸70向左方的扭轉(zhuǎn)。圖26表現(xiàn)輸入軸60相對于輸出軸70向左方的最大程度扭轉(zhuǎn)。如圖所示，在圖25的狀態(tài)下，固定在輸入軸60上的磁體環(huán)211相對于固定在輸出 軸70上的磁屏蔽環(huán)221向左略微傾斜。因此，穿過上通孔222h的磁通量具有更多的S極 性，而穿過下通孔223h的磁通量具有更多的N極性。因此，上磁采集部件231和下磁采集部件232接收并采集其間不同的預(yù)定磁通量， 從而根據(jù)檢測到的磁通量得到相應(yīng)的值。在描述最大程度扭轉(zhuǎn)的圖26的狀態(tài)下，只有S極的磁通量穿過所有的上通孔 222h，并且只有N極的磁通量穿過所有的下通孔223h，從而檢測到的磁通量是其最大值。在這種情況下，重要的是在圖24的中立狀態(tài)下或者在圖25或圖26的扭轉(zhuǎn)狀態(tài) 下，在磁屏蔽環(huán)221中感應(yīng)出的磁通量總是零。也就是說，在磁屏蔽環(huán)221中，在上屏蔽表面222中感應(yīng)出的磁通量與在下屏蔽表 面223中感應(yīng)出的磁通量具有相反的極性和恰好相同的量值。此外，上屏蔽表面222和下 屏蔽表面223在其間形成為一體。從而，磁屏蔽環(huán)221中的磁通量之和總是為零。因此，由于磁屏蔽環(huán)221的存在使得不會在上磁采集部件231和下磁采集部件232 中發(fā)生第二次磁感應(yīng)。圖27表現(xiàn)輸入軸60相對于輸出軸70向右扭轉(zhuǎn)。圖28表現(xiàn)輸入軸60相對于輸 出軸70向右扭轉(zhuǎn)到其最大程度。由于圖27和圖28的狀態(tài)與圖25和圖26的狀態(tài)恰好相反，所以根據(jù)以上描述足 以推斷出對圖27和圖28的狀態(tài)的描述，在此作了省略。圖29是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的扭矩傳感器的主要部件的變型實(shí) 施例的假想示意性視圖。在圖29中，如同圖23 —樣，在2維分解視圖中表現(xiàn)圓筒形狀。在本變型實(shí)施例中，磁力產(chǎn)生部分的磁體環(huán)311包括上磁體和下磁體，在該上磁 體中沿著環(huán)向依次設(shè)置有N極磁體311a和S極磁體311b，在該下磁體中沿著環(huán)向依次設(shè)置 有N極磁體311c和S極磁體31 Id。在這種情況下，在上磁體31 Ia和311b以及下磁體311c和31 Id之間相鄰的磁體 在彼此之間具有相反的極性。也就是說，N極磁體和S極磁體中的每一個磁體的極性與其 左右相鄰的磁體的極性以及其上方或下方相鄰的磁體的極性相反。與上述磁力產(chǎn)生部分對應(yīng)，磁屏蔽部分包括具有通孔321h的磁屏蔽環(huán)321，在圖 29中可以看到，通孔321h中的每一個沿豎直方向延伸，并且每一個通孔321h的尺寸是一個 上磁體311a或311b及其相鄰的一個下磁體311c或311d的尺寸之和。所形成的通孔321h的數(shù)目為多個，并且通孔321h以與N極磁體或S極磁體的寬 度對應(yīng)的間隔沿著環(huán)向設(shè)置。通過這種構(gòu)造，從磁體環(huán)311產(chǎn)生的磁通量穿過磁屏蔽環(huán)321的通孔321h并且分 別到達(dá)上磁采集部件331和下磁采集部件332。在這種情況下，如圖30所示，在正常狀態(tài)(即中立狀態(tài))下，磁屏蔽環(huán)321的每一 個通孔321h在其中心位于N極磁體和S極磁體的邊界線上的情況下跨越N極磁體的一半 和S極磁體的一半。因此，穿過每一個通孔321h的磁通量具有量值相同的N極性和S極性，從而由上磁采集部件331 (圖29)和下磁采集部件332 (圖29)中的每一個采集并集中的磁通量分別為零。因此，檢測到的磁通量是零，這意味著輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度相同。圖31表現(xiàn)輸入軸60相對于輸出軸70向左方的扭轉(zhuǎn)。圖32表現(xiàn)輸入軸60相對 于輸出軸70向左方的最大程度扭轉(zhuǎn)。如圖所示，在圖31的狀態(tài)下，固定在輸入軸60上的磁體環(huán)311相對于固定在輸出 軸70上的磁屏蔽環(huán)321向左略微傾斜。在此時，如果每一個通孔321h被假想沿著其水平中心線切割成兩個部分，則穿過 通孔321h的上面部分的磁通量具有更多的S極性，而穿過通孔321h的下面部分的磁通量 具有更多的N極性。因此，上磁采集部件331和下磁采集部件332接收并采集其間不同的預(yù)定磁通量， 從而根據(jù)檢測到的磁通量得到相應(yīng)的值。在描述最大程度扭轉(zhuǎn)的圖32的狀態(tài)下，只有S極的磁通量穿過通孔321h的所有 上面部分，并且只有N極的磁通量穿過通孔321h的所有下面部分，從而檢測到的磁通量是
其最大值。在本變型實(shí)施例中，如同在以上實(shí)施例中所描述的一樣，無論在圖30的中立狀態(tài) 下或者在圖31或圖32的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在磁屏蔽環(huán)321中感應(yīng)出的磁通量總是零。也就是說，如果磁屏蔽環(huán)321被假想沿著其水平中心線切割成兩個部分，則在上 面部分中感應(yīng)出的磁通量與在下面部分中感應(yīng)出的磁通量具有相反的極性和恰好相同的 量值。此外，上面部分和下面部分形成一個完整的磁屏蔽環(huán)321。從而，磁屏蔽環(huán)321中的 磁通量之和總是為零。因此，由于磁屏蔽環(huán)321的存在使得不會在上磁采集部件331和下磁采集部件332 中發(fā)生第二次磁感應(yīng)。圖33表現(xiàn)輸入軸60相對于輸出軸70向右扭轉(zhuǎn)。圖34表現(xiàn)輸入軸60相對于輸 出軸70向右扭轉(zhuǎn)到其最大程度。由于圖33和圖34的狀態(tài)與圖31和圖32的狀態(tài)恰好相反，所以根據(jù)以上描述足 以推斷出對圖33和圖34的狀態(tài)的描述，在此作了省略。上述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器100和200僅僅作為為了幫助理解本發(fā) 明而給出的示例性實(shí)施例，而不應(yīng)當(dāng)理解為是對本發(fā)明的專利權(quán)范圍或技術(shù)范圍的限制。本發(fā)明的專利權(quán)范圍或技術(shù)范圍由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容來限定。
權(quán)利要求
一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，所述非接觸式扭矩傳感器安裝在與方向盤連接的輸入軸和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接并且在外周面上具有交替布置的多個N極磁體和多個S極磁體；磁屏蔽部分，其具有中空圓筒體的形狀，與所述輸出軸連接，并且具有設(shè)置在所述N極磁體和所述S極磁體所在的區(qū)域內(nèi)的多個孔；磁檢測部分，其設(shè)置為與所述磁屏蔽部分的外表面間隔開并且對穿過所述多個孔的磁力進(jìn)行檢測；以及磁檢測傳感器部分，其設(shè)置在所述磁檢測部分的外表面上以對所述磁力產(chǎn)生部分和所述磁屏蔽部分之間的相對扭轉(zhuǎn)的變化進(jìn)行檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分包括連接部和磁體安裝部，所述連接部固定在所述輸入軸的下端部 上，所述磁體安裝部設(shè)置在所述連接部的下側(cè)并具有圓筒形狀，并且所述多個N極磁體和 所述多個S極磁體安裝在所述磁體安裝部的外表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽部分包括具有第一通孔的第一磁屏蔽部分以及具有第二通孔的第二磁屏 蔽部分，所述第一通孔以預(yù)定間隔形成在所述第一磁屏蔽部分的上部外表面上，所述第二 通孔以預(yù)定間隔形成在所述第二磁屏蔽部分的下部外表面上從而與所述第一通孔交替地 布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，如果所述輸出軸旋轉(zhuǎn)的量與所述輸入軸旋轉(zhuǎn)的量相同并且所述輸出軸和所述輸入軸 之間的扭轉(zhuǎn)角度是零，則所述N極磁體和所述S極磁體之間的邊界部分位于所述孔的水平 中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，如果所述輸出軸相對于所述輸入軸向左或向右旋轉(zhuǎn)到其最大量，則所述N極磁體和所 述S極磁體中的一個通過所述第一通孔露出，并且所述N極磁體和所述S極磁體中的另一 個通過所述第二通孔露出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，各個所述第一通孔和各個所述第二通孔具有相同的孔面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述N極磁體和所述S極磁體的上端高度以及所述磁檢測部分的上端高度與所述第一 通孔的上端高度相同，并且所述N極磁體和所述S極磁體的下端高度以及所述磁檢測部分 的下端高度與所述第二通孔的下端高度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述N極磁體和所述S極磁體的上端高度以及所述磁檢測部分的上端高度不同于所述 第一通孔的上端高度，并且所述N極磁體和所述S極磁體的下端高度以及所述磁檢測部分 的下端高度不同于所述第二通孔的下端高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分包括第一磁檢測部件和第二磁檢測部件，所述第一磁檢測部件對穿過 所述第一通孔的磁力進(jìn)行檢測，所述第二磁檢測部件設(shè)置為與所述第一磁檢測部件的下側(cè) 間隔開并且對穿過所述第二通孔的磁力進(jìn)行檢測。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分還包括用于使由所述磁力產(chǎn)生部分感應(yīng)出的磁力最大化的第一磁采 集環(huán)和第二磁采集環(huán)，所述第一磁采集環(huán)設(shè)置在所述第一磁檢測部件的外表面上，所述第 二磁采集環(huán)設(shè)置在所述第二磁檢測部件的外表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，一個或多個所述磁檢測傳感器部分與所述第一磁采集環(huán)和所述第二磁采集環(huán)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分包括第一突出部件和第二突出部件，所述第一突出部件從所述第一磁 采集環(huán)的外表面向外突出，所述第二突出部件從所述第二磁采集環(huán)的外表面向外突出而沿 豎直方向與所述第一突出部件對應(yīng)，并且所述磁檢測傳感器部分設(shè)置在所述第一突出部件 和所述第二突出部件之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，設(shè)置在所述第一磁采集環(huán)的外表面上的所述第一突出部件的數(shù)目為多個，設(shè)置在所述 第二磁采集環(huán)的外表面上的所述第二突出部件的數(shù)目為多個，并且所述磁檢測傳感器部分 設(shè)置在每一個所述第一突出部件和每一個所述第二突出部件之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽部分具有制造成一體的所述第一磁屏蔽部分和所述第二磁屏蔽部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分在其上部外表面具有交替布置的所述N極磁體和所述S極磁體，并 且在所述N極磁體的下側(cè)布置有其他的S極磁體，在所述S極磁體的下側(cè)布置有其他的N 極磁體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽部分在布置于所述上部外表面的所述N極磁體和所述S極磁體以及布置于 下部外表面的所述N極磁體和所述S極磁體之間的每個邊界部分處具有所述孔。
17.一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，所述非接觸式扭矩傳感器安裝在與方 向盤連接的輸入軸和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的 扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接并且在外周面上具有交替布置的多個N極磁體和 多個S極磁體；磁屏蔽部分，其作為單獨(dú)的中空圓筒體布置在所述磁力產(chǎn)生部分的徑向外側(cè)并與所述 輸出軸連接，并且所述磁屏蔽部分包括上屏蔽表面和下屏蔽表面，所述上屏蔽表面具有以 預(yù)定間隔布置的多個上通孔，所述上通孔之間的間隔與所述N極磁體中的一個和所述S極 磁體之間的間隔相同，所述下屏蔽表面具有以預(yù)定間隔布置的多個下通孔，所述下通孔之 間的間隔與所述N極磁體中的另一個和所述S極磁體之間的間隔相同；磁檢測部分，其包括上磁采集部件和下磁采集部件，所述上磁采集部件具有上磁通量采集環(huán)，其采集穿過所述上屏蔽表面的磁通量；上磁通量采集凸緣，其從所述上磁通量采集環(huán)的上端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及上磁采集端子，其從所述上磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，并且所述下磁采集部件具有下磁通量采集環(huán)，其采集穿過所述下屏蔽表面的磁通量；下磁通量采集凸緣，其從所述下磁通量采集環(huán)的下端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及下磁采集端子，其從所述下磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，其中，所述上磁通量采集環(huán)和所述下磁通量采集環(huán)之間的距離以及所述上磁通量采集 凸緣和所述下磁通量采集凸緣之間的距離大于所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之 間的距離；以及磁檢測傳感器部分，其設(shè)置在所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間以對磁通量 的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分具有從所述上磁通量采集環(huán)的上端延伸的所述上磁通量采集凸緣以 及從所述下磁通量采集環(huán)的下端延伸的所述下磁通量采集凸緣，所述上磁采集端子從所述 上磁通量采集凸緣向下延伸，經(jīng)過所述上磁通量采集環(huán)的下端并彎曲而沿徑向延伸，并且 所述下磁采集端子從所述下磁通量采集凸緣向上延伸，經(jīng)過所述下磁通量采集環(huán)的上端并 彎曲而沿徑向延伸從而與所述上磁采集端子對應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁采集部件保持器，所述磁采集部件保 持器具有中空圓筒體的形狀并且具有與所述上磁采集部件連接的上表面以及與所述下磁 采集部件連接的下表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁采集部件保持器至少在其上表面和下表面分別具有與所述上磁通量采集凸緣 連接的上保持凸緣以及與所述下磁通量采集凸緣連接的下保持凸緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述上磁采集部件和所述下磁采集部件通過嵌件成型與所述磁采集部件保持器連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸緣分別具有兩種尺寸的組合孔，所述組 合孔形成為在所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸緣之間沿豎直方向?qū)ΨQ，并且 所述上保持凸緣和所述下保持凸緣分別具有預(yù)定數(shù)目的貫通孔，所述貫通孔沿豎直方向延 伸并與形成在所述上磁通量采集凸緣和所述下磁通量采集凸緣中的所述組合孔對應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分包括磁體環(huán)和由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁體保持器，所述磁體環(huán)包括 多個所述N極磁體和多個所述S極磁體，所述磁體保持器在其外表面上具有容納并支撐所 述磁體環(huán)的安裝部，并且所述磁體保持器還包括多個第一連接件，所述第一連接件設(shè)置在 所述安裝部的上側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第一連接件內(nèi)側(cè)的所述輸入軸。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分還包括由鐵磁性物質(zhì)制成的背軛，所述背軛設(shè)置在所述磁體環(huán)和所 述磁體保持器之間并具有環(huán)形形狀，并且所述背軛具有安裝在所述磁體環(huán)上的外表面以及固定地安裝在所述磁體保持器的所述安裝部上的內(nèi)表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，每一個所述第一連接件具有連接突起，所述連接突起形成在所述第一連接件的內(nèi)側(cè)而 與所述輸入軸連接，并且所述磁力產(chǎn)生部分還包括第一卡環(huán)，當(dāng)所述第一連接件與所述輸 入軸連接時，所述第一卡環(huán)防止所述第一連接件向外彎曲。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的屏蔽環(huán)保持器，所述屏蔽環(huán)保持器具有 保持部和多個第二連接件，所述保持部具有中空圓筒形狀并且以其內(nèi)表面容納并支撐磁屏 蔽環(huán)，所述第二連接件設(shè)置在所述保持部的下側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第二連接件內(nèi)側(cè) 的所述輸出軸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述保持部具有預(yù)定數(shù)目的連接突起，所述連接突起形成在所述保持部的內(nèi)側(cè)從而相 應(yīng)地插入所述磁屏蔽環(huán)的上通孔和下通孔。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽環(huán)通過嵌件成型與所述屏蔽環(huán)保持器連接。
29.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，每一個所述第二連接件具有連接突起，所述連接突起形成在所述第二連接件的下端內(nèi) 側(cè)而與所述輸出軸連接，并且所述磁屏蔽部分還包括第二卡環(huán)，當(dāng)所述第二連接件與所述 輸出軸連接時，所述第二卡環(huán)防止所述第二連接件向外彎曲。
30.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，還包括上蓋和下蓋，它們分別設(shè)置在上側(cè)和下側(cè)以容納并支撐所述磁力產(chǎn)生部分、所述磁屏 蔽部分、所述磁檢測部分和所述磁檢測傳感器部分。
31.一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，所述非接觸式扭矩傳感器安裝在與方 向盤連接的輸入軸和與車輪連接的輸出軸之間以對由于所述方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的 扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測，所述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與所述輸入軸連接，在其上部外周面和下部外周面上分別具有交替 布置的多個N極磁體和多個S極磁體，并且在相鄰的上部磁體和下部磁體之間具有極性相 反的磁極；磁屏蔽部分，其與所述輸出軸連接并且具有布置在所述磁力產(chǎn)生部分的徑向外側(cè)的 作為單獨(dú)的中空圓筒體的磁屏蔽環(huán)，所述磁屏蔽環(huán)具有以預(yù)定間隔沿著周向布置的多個通 孔，所述多個通孔中的每一個具有在其中容納一個上部磁體和一個下部磁體的尺寸，并且 所述多個通孔之間的間隔與所述上磁體中的一個和所述下磁體之間的間隔相同；磁檢測部分，其包括上磁采集部件和下磁采集部件，所述上磁采集部件具有上磁通量采集環(huán)，其采集穿過上屏蔽表面的磁通量；上磁通量采集凸緣，其從所述上磁通量采集環(huán)的上端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及上磁采集端子，其從所述上磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，并且所述下磁采集部件具有下磁通量采集環(huán)，其采集穿過下屏蔽表面的磁通量；下磁通量采集凸緣，其從所述下磁通量采集環(huán)的下端沿徑向延伸預(yù)定寬度；以及下磁采集端子，其從所述下磁通量采集凸緣的側(cè)部彎曲，其中，所述上磁通量采集環(huán)和所述下磁通量采集環(huán)之間的距離以及所述上磁通量采集 凸緣和所述下磁通量采集凸緣之間的距離大于所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之 間的距離；以及磁檢測傳感器部分，其設(shè)置在所述上磁采集端子和所述下磁采集端子之間以對磁通量 的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分具有從所述上磁通量采集環(huán)的上端延伸的所述上磁通量采集凸緣以 及從所述下磁通量采集環(huán)的下端延伸的所述下磁通量采集凸緣，所述上磁采集端子從所述 上磁通量采集凸緣向下延伸，經(jīng)過所述上磁通量采集環(huán)的下端并彎曲而沿徑向延伸，并且 所述下磁采集端子從所述下磁通量采集凸緣向上延伸，經(jīng)過所述下磁通量采集環(huán)的上端并 彎曲而沿徑向延伸從而與所述上磁采集端子對應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁檢測部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁采集部件保持器，所述磁采集部件保 持器具有中空圓筒體的形狀并且具有與所述上磁采集部件連接的上表面以及與所述下磁 采集部件連接的下表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分包括磁體環(huán)和由非鐵磁性物質(zhì)制成的磁體保持器，所述磁體環(huán)包括 多個所述上部磁體和多個所述下部磁體，所述磁體保持器在其外表面上具有容納并支撐所 述磁體環(huán)的安裝部，并且所述磁體保持器還包括多個第一連接件，所述第一連接件設(shè)置在 所述安裝部的上側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第一連接件內(nèi)側(cè)的所述輸入軸。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁力產(chǎn)生部分還包括由鐵磁性物質(zhì)制成的背軛，所述背軛設(shè)置在所述磁體環(huán)和所 述磁體保持器之間并具有環(huán)形形狀，并且所述背軛具有安裝在所述磁體環(huán)上的外表面以及 固定地安裝在所述磁體保持器的所述安裝部上的內(nèi)表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器，其中，所述磁屏蔽部分還包括由非鐵磁性物質(zhì)制成的屏蔽環(huán)保持器，所述屏蔽環(huán)保持器具有 保持部和多個第二連接件，所述保持部具有中空圓筒形狀并且以其內(nèi)表面容納并支撐所述 磁屏蔽環(huán)，所述第二連接件設(shè)置在所述保持部的下側(cè)并沿軸向延伸以容納所述第二連接件 內(nèi)側(cè)的所述輸出軸，所述屏蔽環(huán)保持器通過嵌件成型與所述磁屏蔽環(huán)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非接觸式扭矩傳感器。該扭矩傳感器安裝在與車輛的方向盤連接的輸入軸和與車輛的車輪連接的輸出軸之間以對由于方向盤的旋轉(zhuǎn)操作而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測。該扭矩傳感器包括磁力產(chǎn)生部分，其與輸入軸連接并且在外周面上交替布置有多個北極磁體和多個南極磁體，這些磁體到中心的距離相同；圓筒形的磁屏蔽部分，其與輸出軸連接并且包括分別設(shè)置在北極磁體和南極磁體所在的區(qū)域內(nèi)的多個孔；磁檢測部分，其與磁屏蔽部分的外表面隔開并且對穿過多個孔的磁力進(jìn)行檢測；以及磁檢測傳感器部分，其設(shè)置在磁檢測部分的外表面上以對磁力產(chǎn)生部分和磁屏蔽部分之間的相對扭轉(zhuǎn)變化進(jìn)行檢測。因此，本發(fā)明可以在只發(fā)生一次磁感應(yīng)的情況下對輸出軸的扭矩的量值進(jìn)行檢測，而無需發(fā)生兩次磁感應(yīng)。
文檔編號B62D6/10GK101980915SQ200980110867
公開日2011年2月23日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者全昶遖, 李錫雨 申請人:大星電機(jī)工業(yè)株式會社