转向角传感器和具有转向角传感器的电动转向装置

摘要

本发明公开一种转向角传感器和具有转向角传感器的电动转向装置，该电动转向装置包含：上层盘，上侧装配于传感器壳体；转子，装配于上层盘的内部，围绕穿过转子并装配于上层盘内部的输出轴的外表面装设；下层盘，下侧装配于端盖；以及中层盘，装配于上层盘和下层盘之间。所述上层盘具有相互对立地形成于装配在传感器壳体的上层盘上表面的固持部，一定位弹簧从相互对立的固持部的其中一个的末端向下倾斜突出，并能在上层盘装配于传感器壳体时，弹性弯曲。因此，本发明能消除将转向角传感器装配于外围组件过程中产生的周边方向和轴向上的间隙、吸收由于冲击而产生的位移，从而避免转向角传感器内的组件产生破损和误操作，有助于电动转向装置的组装。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种转向角传感器(torque angle sensor)和具有转向角传感器的电动转向装置，尤其是涉及一种能消除将转向角传感器装配于外围组件过程中产生的周边方向和轴向上的间隙、吸收由于冲击而产生的位移，从而避免转向角传感器内的组件产生破损和误操作，有助于电动转向装置的组装。

【背景技术】

车辆一般使用电动转向装置减小转向轮(方向盘)的转向动力，以保证转向状态稳定。在这方面，传统的利用液体压力的液压动力系统(Hydraulic Power Steering System；HPS)已经被广泛应用于车辆的HPS。然而，与利用液体压力的传统方案相对，近来具有能使驾驶者容易利用马达的旋转力并且环境适应性好的转向性能的电动转向系统(Electronic Power Steering System；EPS)也已经被广泛安装于车辆中。

所述电动转向系统通过电子控制单元利用车辆上的车辆速度传感器、转向角传感器(steering angle sensor)、转向扭矩传感器等等所检测到的行驶状况来驱动一马达，以便在低速驾驶中产生轻微舒适的转向信号、在高速驾驶中产生剧烈的转向信号和充分的方向稳定性，并根据转向轮的旋转角提供迅速复位转向轮的回复力。因此，EPS使在紧急状况下转向成为可能，为驾驶者提供了最佳转向条件。

同时，在EPS中，马达安装于转向柱的外侧，转向柱定位于转向轮和齿轮箱之间，以便向下传递驾驶者转向轮的旋转力，从而在转向柱内旋转转向轴，根据转向轮的转向补偿驾驶者的转向力。

附图1所示是现有电动转向装置的结构示意图。如图1所示，所述电动转向装置100包括：转向系统130，其两侧延伸至转向轮102和车轮126，以及动力辅助装置140，用于向转向系统130提供辅助转向动力。

所述转向系统130包括转向轴106，其一侧连接方向盘102，以与方向盘102同步转动，另一侧通过一对万向接头104连接至小齿轮轴108。此外，小齿轮轴108通过齿条齿轮机构部110连接至齿条112，齿条112的两侧末端分别通过连杆122和转向臂124连接至所述车辆的车轮126。

动力辅助装置140包括：扭矩传感器142，用于检测驾驶者施加在方向盘102上的扭矩，并输出与检测到的扭矩成比例的电信号；电子控制单元144，用以基于来自扭矩传感器142的电信号产生控制信号；马达146，用以根据来自电子控制单元144的控制信号产生辅助动力，以及减速器150，包括蜗杆(worm gear)152以及蜗轮(worm wheel gear)156，用于将马达146产生的辅助动力传送至转向轴106。

根据不同情况而定，扭矩传感器142或角度传感器143的其中一个能设置于蜗轮156的一侧，或者扭矩传感器142和角度传感器143二者均被设置于蜗轮156的一侧，以构造电动转向装置100。

近来，在分别将扭矩传感器和角度传感器装配于转向轴时，存在电动转向装置体积和制造成本增大以及装配过程加长的问题。在这点上，同时具有扭矩传感器和角度传感器功能的转向角传感器已经被开发出来。

然而，同时具有扭矩传感器和角度传感器功能的转向角传感器包含大量精确组件，因此当将转向角传感器安装于转动轴上时，转向角传感器存在由于周边方向或轴向上的间隙而产生误操作、或者由于外部传来的即使很轻微的冲击而损坏内部组件或产生误操作等问题。

【发明内容】

因此，本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种转向角传感器及具有转向角传感器的电动转向装置，用以消除将转向角传感器装配于外围组件过程中产生的周边方向和轴向上间隙、吸收由于冲击而产生的位移，从而避免转向角传感器内的组件产生破损和误操作，有助于电动转向装置的组装。

根据本发明的一观点，其提供一种转向角传感器，包含：上层盘，通过中心部将输入轴和输出轴相互装配在一起，该上层盘的上侧装配于传感器壳体上，该上层盘包含固定装置，用于将上层盘固定于传感器壳体；转子(rotor)，装配于上层盘的内侧，该转子沿围绕着穿过转子之输出轴的外表面装设轴；中层盘，装配于上层盘的下侧；以及下层盘，其上侧装配于中层盘的下侧，下侧装配于端盖(space cover)上。

根据本发明的另一观点，其提供一种电动转向装置，包含：转向角传感器；电子控制装置，用以计算从转向角传感器输入的信号，并传递输出信号给马达；马达，接收来自电子控制装置的信号，并产生转向辅助动力；蜗杆，装配于马达上；以及蜗轮，与蜗杆啮合，将来自马达的转向辅助动力传递给转向轴。

根据本发明，能消除转向角传感器装配于外围组件过程中产生的周边方向和轴向上的间隙、吸收由于冲击而产生的位移，从而有效避免转向角传感器内组件破损和误操作，有助于电动转向装置的组装。

【附图说明】

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的目的、特点和优势：

图1是传统电动转向装置的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的转向角传感器和外围组件的装配关系的立体分解图；

图3和图4分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器和传感器壳体的装配关系的立体分解图及剖面图；

图5和图6分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器和端盖的装配关系的立体分解图及剖面图；

图7和图8分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器的立体图和剖面图；

图9是根据本发明一个实施例的转向角传感器和外围组件的装配关系的剖面图。

【具体实施方式】

以下，将参考附图描述本发明的实施范例。下面实施例的说明是参考附加的图式，下列描述以及图式中，不同图示中的相同组件使用相同的标号制定，此外，在本发明的下列描述中，省略已知功用以及结构的详细描述，以避免不必要的模糊，使本发明的主题更明确。

图2是根据本发明一个实施例的转向角传感器和外围组件的装配关系的立体分解图，图3和图4分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器和传感器壳体的装配关系的立体分解图及剖面图。图5和图6分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器和端盖的装配关系的立体分解图及剖面图。图7和图8分别是根据本发明一个实施例的转向角传感器的立体图和剖面图。图9是根据本发明一个实施例的转向角传感器和外围组件的装配关系的剖面图。

如图所示，根据本发明一个实施例的转向角传感器200包含上层盘210、转子220、中层盘230，以及下层盘240。

所述上层盘210具有中心部，一输入轴250和一输出轴280穿过该中心部相互装配在一起，并被组装于该上层盘210的中心部，上层盘210的上侧装配于传感器壳体260上。此外，该上层盘210包含用于将上层盘210固定于传感器壳体260上的固定装置。所述转子220装配于上层盘210的内侧，该转子220组装于输出轴280的外表面，输出轴280穿过转子220。中层盘230装配于上层盘210的下侧。所述下层盘240上侧装配于中层盘230的下侧，下层盘240的下侧则装配于端盖270上。

进一步地，根据本发明一个实施例的电动转向装置包含转向角传感器200，电子控制装置(参照图1的标号144)，用以计算从转向角传感器200输入的信号并且传递输出信号给马达；马达(参照图1的标号146)，接收来自电子控制装置的信号并产生转向辅助动力；蜗杆(worm gear)(参照图1的标号152)，装配于马达上；以及蜗轮(worm wheel gear)(参照图1的标号156)，与蜗杆啮合，将来自马达的转向辅助动力传递给转向轴。

转子220包含设置于上层盘210内部并产生磁场的大径部221，直径比大径部221的直径小的小径部223，以及连接所述大径部221和小径部223的阶梯部225。

所述固定装置，形成于上层盘210上并将上层盘210固定于传感器壳体260，包含固持部211和定位弹簧125(seating spring)。固持部211相互对立设置于装配于传感器壳体260的上层盘210的上表面。定位弹簧125从两个固持部211中的一个向下突出并会在上层盘被装配于传感器壳体260上时弹性弯曲。

定位弹簧215从一个固持部211的末端向下倾斜延伸，并能弹性弯曲。下层盘240包含突起245，形成于固定在端盖270的下层盘的下表面上。每个突起245都具有沿周边方向延伸的筋形形状，并沿着与中心轴平行的方向突出。弹性组件290装配于下层盘240的突起245和端盖270之间。

此外，转子220包含位置识别部227，每个位置识别部227都呈凹槽状，设置在阶梯部225的上侧。输出轴280末端形成有缝隙(slit)285，该缝隙285被迫嵌入小径部223中，因此能够在输出轴嵌入转子220时调节设置角。

转向角传感器200包含上层盘210，其上侧装配于传感器壳体260；转子220，装配于上层盘210内部；下层盘240，其下侧装配于端盖270；以及中层盘230，装配于上层盘210和下层盘240之间。输入轴250嵌置于转向角传感器200的上侧，而输出轴280嵌置入转向角传感器200的下侧。

转子220嵌置于上层盘210的内部，以使上层盘210通过例如是螺丝的固定组件装配于中层盘230的上表面。此外，上层盘210的上侧装配于传感器壳体260以保护内置的组件。为消除上层盘210与传感器壳体260之间周边方向上的间隙，上层盘230上设置有固持部211，而固定装置的上表面设置有定位弹簧215，该定位弹簧215被装配于传感器壳体260上。

换言之，固持部211是沿垂直方向形成于上层盘210的上表面，并且相互对立。此外，筋形(rib-shaped)定位弹簧215形成于相互对立的固持部211中的一个固持部211上，并且向下突出，因此当上层盘210被装配于传感器壳体260时，该定位弹簧215会弹性弯曲。

此外，固持部211也可以在两侧都包含加强肋(reinforcement ribs)213，以增强固持部211的强度。

因此，在上层盘210与传感器壳体260装配的过程中，当上层盘210的固持部211被嵌入形成于传感器壳体260内部的耦合部217时，定位弹簧215会弹性弯曲以使上层盘210紧密接触并装配于传感器壳体260上。

在此，所述定位弹簧215是从相互对立的固持部211中的一个的末端开始整体向下倾斜延伸的。

下层盘240通过例如是螺丝的固定装置被装配于中层盘230的下表面，而下层盘240的下侧被装配于端盖270，该端盖270固定输出轴280和一轴承。为吸收外部传来的轴向冲击、避免内部组件破损，下层盘240下表面上形成有突起245，该突起245设置于端盖270上，并且通过弹性组件290装配于端盖270。

换言之，圆弧状(circular arc-shaped)突起245是在固定于端盖270上的下层盘2400的下表面上沿轴向延伸，而该端盖270包含固定槽(seating recess)275，其形状是圆弧状的凹陷，设置于对应突起245的位置。因此，由弹性材料制造的弹性组件290可以嵌入固定槽275内。

于是，下层盘240上的突起245被固定于嵌入端盖270上的固定槽275内的弹性组件290上，以使下层盘240装配于端盖270，而能吸收轴向上的冲击。

中层盘230的上侧固定于上层盘210，中层盘230的下侧通过例如是螺丝的固定组件固定于下层盘。转子220被设置于中层盘230的上侧和上层盘210之间。输出轴280和嵌入输出轴280的输入轴250延伸穿过中层盘230的内部中心并被装设于中层盘230的内部。

同时，转子220环绕延伸穿过转子220的输出轴280的外表面装设，并被装配于上层盘210内部。此处，转子220包含产生磁场的大径部221、直径比大径部221的直径小的小径部223、以及连接所述大径部221和小径部223的阶梯部225。因此，输出轴280可被嵌入小径部223的内表面，以使转子220装配于输出轴280上。

转子220的阶梯部225具有位置识别部227，每个位置识别部227都呈凹槽状或突起状等等，设置在阶梯部225的上表面。输出轴280具有缝隙285，形成于转子220的小径部223内的输出轴280的末端。因此能够在输出轴被嵌入转子220时调节设置角。

参照图7和图8，转子220上设有两个位置识别部227，而输出轴280上设有两条缝隙285，但位置识别部227和缝隙285的数量并不局限于图中所示的，其可以分别是至少一条。

在根据本发明上述实施例的包含转向角传感器的电动转向装置中，电子控制装置计算从转向角传感器输入的磁场信号的变化、产生输出信号、以及传递所产生的输出信号以使电动转向装置能接收通过马达之驱而来的辅助转向动力等的功能，都和传统的相同，因此省略详细描述。

此外，本发明同电动转向装置一样，可以被有效地应用于任意两根轴之间的扭矩和角度的测量。

根据具有前面提及的结构和形状的本发明，能消除将转向角传感器装配于外围组件过程中产生的周边方向及轴向上的间隙、吸收将转向角传感器装配于外围组件过程中由于冲击而产生的位移，从而避免转向角传感器内的组件产生破损和误操作，有助于电动转向装置的组装。

即使在本发明具体实施例中所提及的所有组件都是组合在一起成为单一单元，或是组装成能以单一单元方式操作，本发明也并不仅限于此实施例。换言之，在本发明的目的内，所有组件都进行选择性组合成一个或多个单元。

另外，既然像“由…组成”、“包含”以及“具有”这些术语除非被特别描述，均指或许一个或多个相应的组件存在，因此也应该被认为是可以包含一个或多个其余的部件。所有术语，包括技术和科学术语，除非被定义，都应当被理解为本领域技术人员所公知的意义。就像字典中的解释一样，除非本文在其他位置有明确的定义，所有通常采用的术语都应当被解释为该技术环境下的含义，而不应当被理解为主观的或者字面的含义。

尽管为了说明的目的已经描述了本发明的典型实施例，但是本领域技术人员应该理解的是，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修正、补充和替换。因此，已经描述的本发明所公开实施例并不是限制本发明，而是为了说明本发明的技术思想。本发明的保护范围需要根据权利要求范围来解释，与其等同范围内的所有技术思想都应解释为包含在本发明的权利范围内。