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CN103808443B - 扭矩测量装置 - Google Patents

扭矩测量装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种扭矩测量装置，所述扭矩测量装置包括：定子，在定子中由具有突片的第一环形圈和具有突片的第二环形圈形成空间部；环形磁体，环形磁体设置在空间部中；以及收集器组件，收集器组件包括第一收集器构件和第二收集器构件以形成至少一个插入空间，磁性元件设置在插入空间中，其中，插入空间通过将第一收集器构件的端部和第二收集器构件的端部朝空间部弯曲而形成。

Description

扭矩测量装置
相关申请的交叉参引
本申请要求2012年11月8日提交的、申请号为2012-0126306的韩国专利申请的优先权及权益，该申请的全部内容通过参引并入本文。
技术领域
本发明涉及一种能够测量转向系统的扭矩的扭矩测量装置。
背景技术
通常，在车辆中，连接至车轮的方向盘受到操纵以改变行驶方向。然而，当车轮与路面之间的阻力较大或者转向受到干涉时，操纵力会下降，使得难以迅速地操纵方向盘，而为了解决这个问题，使用了助力转向设备。助力转向设备是这样的设备：其通过构造成对方向盘的操纵进行辅助的动力装置来减小操纵力。
为了通过动力装置来对方向盘的操纵进行辅助，应当测量施加至转向轴的扭矩。因此，使用多种类型的设备来测量方向盘的扭矩。特别地，测量转向轴与联接至转向轴的磁体之间的磁场以检测扭矩的技术具有良好的经济可行性并且得到了广泛应用。
通常的转向系统由输入轴、输出轴、扭杆以及构造成连接输入轴与输出轴的扭矩测量装置构成，其中方向盘联接至输入轴，输出轴联接至小齿轮，小齿轮与车轮侧的齿条相啮合。
当方向盘转动时，转动力被传递到输出轴，并且通过小齿轮与齿条的作用来改变车轮方向。在这种情况下，由于当施加的阻力越强时，输入轴的转动越大，所以扭杆发生扭转，并且扭杆的扭转程度由磁场式扭矩测量装置进行测量。
近来，对于以下结构的研究非常活跃：该结构用于使扭矩测量装置的尺寸最小化，同时最大程度地抑制其产生的磁通泄漏。
发明内容
本发明针对一种扭矩测量装置，其能够使扭矩测量装置的尺寸最小化，同时保持常规扭矩测量装置的性能。
根据本发明，提供了一种扭矩测量装置，其包括：定子，在定子中由具有突片的第一环形圈和具有突片的第二环形圈形成空间部；环形磁体，环形磁体设置在空间部中；以及收集器组件，收集器组件包括第一收集器构件和第二收集器构件以形成至少一个插入空间，磁性元件设置在插入空间中，其中，插入空间通过将第一收集器构件的端部和第二收集器构件的端部朝空间部弯曲而形成。
在扭矩测量装置中，第一收集器构件可设置在第一环形圈的外表面附近，并且第二收集器构件可设置在第二环形圈的外表面附近。
在扭矩测量装置中，第一收集器构件可设置在第一环形圈的内表面附近，并且第二收集器构件可设置在第二环形圈的内表面附近。
在扭矩测量装置中，第一收集器构件和第二收集器构件可包括：磁通传递表面，磁通传递表面设置在第一环形圈或第二环形圈附近；相对表面，相对表面连接至磁通传递表面并沿面对方向弯曲；以及插入表面，插入表面连接至所述相对表面并且朝第一环形圈和第二环形圈之间的空间部弯曲，以将磁性元件设置在插入表面中。
在扭矩测量装置中，可在第一收集器构件的插入表面的端部处和第二收集器构件的插入表面的端部处沿面对方向形成有突起。
在扭矩测量装置中，插入表面的端部可伸入到连接第一环形圈的端部和第二环形圈的端部的假想线的内侧。
在扭矩测量装置中，插入表面的端部可与连接第一环形圈的端部和第二环形圈的端部的假想线对齐。
在扭矩测量装置中，第一环形圈的突片和第二环形圈的突片可交替地形成。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的以上和其它目的、特征及优点对于本领域普通技术人员而言将变得更加明显，在附图中：
图1是根据本发明实施方式的扭矩测量装置的分解立体图；
图2是根据本发明实施方式的扭矩测量装置的立体图；
图3是根据本发明实施方式的扭矩测量装置的侧视图；
图4是图3中一部分的放大图；以及
图5是图4的变型。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。虽然关于本发明的示例性实施方式示出并描述了本发明，但对于本领域技术人员而言很明显地，能够进行各种改型而不偏离本发明的思想和范围。
在本发明中，应当理解，用词“包括”“具有”等指的是存在文中所描述的特征、数量、步骤、操作、部件、零件或其组合，而并未预先排除一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、部件、零件或其组合存在或添加的可能。
另外，为了方便描述，本发明的附图的尺寸可能有所夸大或缩小。
以下将参照附图描述本发明，相同或相应的组成部分由相同的附图标记指代，并且将不再赘述。
图1是根据本发明实施方式的扭矩测量装置的分解立体图，图2是根据本发明实施方式的扭矩测量装置的立体图。
参见图1和图2，根据本发明的扭矩测量装置包括：定子100，定子100包括第一环形圈111和第二环形圈121，第一环形圈111和第二环形圈121彼此相对并且间隔开，并且第一环形圈111和第二环形圈121在彼此相对的方向上形成有突片112和122以在其中形成空间部G；转子200，转子200包括设置在空间部G中的环形磁体210；以及收集器组件300，收集器组件300包括设置在第一环形圈111附近的第一收集器构件310和设置在第二环形圈121附近的第二收集器构件320。
定子100包括彼此间隔开的第一定子构件110和第二定子构件120。具体地，第一环形圈111和第二环形圈121在它们的轴向方向上彼此间隔开，并且在环形圈的内表面处形成有多个突片112和122。第一环形圈111的突片112和第二环形圈121的突片122在面对方向上交替地形成，以形成空间部G。具体地，突片112和122可以形成为从靠近环的一侧朝端部侧变窄。
转子200设置在由定子的突片112和122限定的空间部G中，并且构造成装配到输入轴或输出轴上以随之转动。转子200具有环形磁体保持部220，环形磁体210附接至该环形磁体保持部220。
当由于联接至环形磁体210的输入轴(或输出轴)的转动量与联接至定子100的输出轴(或输入轴)的转动量之间的差异而在扭杆上发生扭转时，环形磁体210和定子100相对转动，并且磁体210的外周面与突片112和122之间的对向表面发生变化以改变磁化值。
收集器组件300包括第一收集器构件310和第二收集器构件320，第一收集器构件310设置在第一定子构件110的第一环形圈111附近以收集磁通，第二收集器构件320设置在第二环形圈121附近以收集磁通。
插设在第一收集器构件310与第二收集器构件320之间的磁性元件400检测通过集中收集的磁通而被磁化的定子100的磁化量。磁性元件可以是构造成用以检测磁场强度的霍尔元件(霍尔IC)。
图3是根据本发明实施方式的扭矩测量元件的侧视图，图4是图3的一部分的放大图。
参照图3和图4来描述本发明的一个特征，收集器组件300在第一收集器构件310与第二收集器构件320之间具有至少一个插入空间P，磁性元件400插入到插入空间P中。因此，由于第一收集器构件310和第二收集器构件320所收集的磁通集中到插入空间P中，所以磁性元件400能够精确地检测磁场强度。
插入空间P可以通过将第一收集器构件310的端部和第二收集器构件320的端部朝第一环形圈111和第二环形圈121之间的空间部G弯曲(沿图3中的D方向)而形成。
具体地，第一收集器构件310和第二收集器构件320包括：磁通传递表面311和321，磁通传递表面311和321设置在第一环形圈111或第二环形圈121附近；相对表面312和322，相对表面312和322连接至磁通传递表面311和321并沿面对方向弯曲；以及插入表面313和323，插入表面313和323连接至所述相对表面并沿D方向朝第一环形圈111和第二环形圈121之间的空间部弯曲。
磁通传递表面311和321形成为与第一环形圈111或第二环形圈121的周向表面相对应，以有效地收集磁通。相对表面312和322将收集到的磁通集中到插入表面313和323。
具体地，由于相对表面312和322沿面对方向形成，第一收集器构件310的相对表面312可以朝第二环形圈121弯曲，第二收集器构件320的相对表面322可以朝第一环形圈111弯曲。然而，相对表面312和322可以不垂直于磁通传递表面311和321弯曲。
第一收集器构件310的插入表面313和第二收集器构件320的插入表面323朝第一环形圈111和第二环形圈121之间的空间部(沿D方向)弯曲。因此，插入表面313和323之间的插入空间P可具有能够被磁性元件400插入穿过的间隙。这里，由于插入表面313和323沿D方向朝空间部弯曲而不是沿向外的方向弯曲，因此能够使扭矩测量装置的外部尺寸最小化。
参见图4，当第一收集器构件310设置在第一环形圈111的外表面111a附近、且第二收集器构件320设置在第二环形圈121的外表面121a的附近时，能够最大程度地防止第一收集器构件310与第二收集器构件320之间产生的磁通的泄漏，并且能够使产品的尺寸最小化。
另外，在插入表面313和323的端部沿面对方向形成有突起314和324以用作止挡件，止挡件构造成控制磁性元件400的插入深度。在这种情况下，能够容易地进行组装。这里，突起314和324可以延伸成达到彼此接触，以将磁性元件400与空间部隔离开，并且可以在突起314和324的外表面(面对空间部的表面)处形成磁通屏蔽膜以防止磁通泄漏。
插入表面313和323的端部可以构造成与连接第一环形圈111的端部与第二环形圈121的端部的假想线L1对齐。然而，本发明并不局限于此，而是插入表面313和323的端部可以伸入到假想线L1内侧。当插入表面313和323的端部伸入到假想线L1内侧时，能够最大程度地抑制第一环形圈111与第二环形圈121之间产生的磁通的泄漏。
参见图5，第一收集器构件310可以设置在第一环形圈111的内表面111b附近，第二收集器构件320可以设置在第二环形圈121的内表面121b附近。根据该结构，能够减小收集器组件300的高度以使产品的尺寸最小化。
另外，第一环形圈111和第二环形圈121能够防止在它们之间产生的磁通的泄漏。然而，由于可能在第一收集器构件310与第二收集器构件320之间发生磁通泄漏，因此可以在面对第一收集器构件310和第二收集器构件320的表面处形成屏蔽构件。
从以上描述中可以看出，能够使扭矩测量装置的尺寸最小化，同时保持常规扭矩测量装置的性能。
另外，能够防止扭矩测量装置中的磁通泄漏，从而精确地测量扭矩。因此，当使用该扭矩测量装置时，能够提高转向系统的精确度以改善车辆的稳定性。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够对本发明的上述示例性实施方式进行许多改型而不偏离本发明的思想或范围。因此，本发明应当涵盖落在所附权利要求的范围及其等同范围内的所有这些改型。

Claims (9)

1.一种扭矩测量装置，包括：
定子，所述定子包括空间部，所述空间部设置在第一环形圈与第二环形圈之间形成；
设置在所述空间部中的环形磁体；以及
收集器组件，所述收集器组件包括第一收集器构件、第二收集器构件和插入空间，磁性元件设置在所述插入空间中，
其中，所述插入空间设置在所述第一收集器构件的端部与所述第二收集器构件的端部之间，
其中，所述第一收集器构件和所述第二收集器构件包括：
设置在所述第一环形圈或所述第二环形圈上的磁通传递表面；
相对表面，所述相对表面连接至所述磁通传递表面并沿彼此面对的方向弯曲；以及
插入表面，所述插入表面连接至所述相对表面并且朝所述第一环形圈和所述第二环形圈之间的所述空间部弯曲，所述插入表面构造成将所述磁性元件设置在其间。
2.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，所述第一收集器构件设置在所述第一环形圈的外表面附近，并且所述第二收集器构件设置在所述第二环形圈的外表面附近。
3.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，所述第一收集器构件设置在所述第一环形圈的内表面附近，并且所述第二收集器构件设置在所述第二环形圈的内表面附近。
4.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，在所述第一收集器构件的所述插入表面的端部处和所述第二收集器构件的所述插入表面的端部处沿彼此面对的方向形成有突起。
5.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，所述插入表面的端部伸入到连接所述第一环形圈的端部和所述第二环形圈的端部的假想线的内侧。
6.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，所述插入表面的端部与连接所述第一环形圈的端部和所述第二环形圈的端部的假想线对齐。
7.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其中，所述第一环形圈的突片和所述第二环形圈的突片交替地形成。
8.一种包括如权利要求1所述的扭矩测量装置的转向设备。
9.一种包括如权利要求1所述的扭矩测量装置的车辆。
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