技术领域
[0001] 本
发明涉及一种定子，该定子在圆周方向上围绕旋
转轴引导取决于
位置的
磁场。
背景技术
[0002] 由EP1870684B1已知有效
权利要求1的前序部分中所述的定子。
发明内容
[0003] 本发明旨在对定子进行改进。
[0004] 本发明的主要任务通过以下各个权利要求特征来实现。
[0006] 根据本发明，在有效权利要求1的前序部分中提及的定子中，针对与相应 的第一和第二爪间隙
啮合的的对应爪头，定子紧固元件被设置在第一爪间隙中 的至少一个和第二爪间隙中的至少一个中，以将第一和第二定子环安装在载体 上。
[0007] 所述定子基于这样的构思：前文所述定子包括位于定子环上呈通孔形状的 紧固元件。因此，在上述定子中无法设置能够将磁通量通过定子环传导至测量传 感器的收集器。鉴于此，通量收集器沿圆周方向利用上述定子设置在传感器中的 定子的径向外侧。然而，这种安排对于
电磁干扰并不是最佳的，因为来自外部干 扰磁源的磁场可以无阻碍地到达通量收集器，从而引发干扰磁场。
[0008] 如果定子环被用作
电磁屏蔽并且通量收集器轴向地布置在定子环之间，便 可以在一定程度上抑制外部磁干扰。但是，对于上述定子来讲这一点是无法实现 的，因为紧固元件将对定子造成干扰。鉴于此，上述定子的紧固元件被设置在定 子环径向内侧的爪间隙中，这样，通量收集器便可以实现在定子环间而无轴向干 扰。
[0009] 在所述定子的一个实施例中，定子紧固元件是一种沿圆周方向作用的定子 联
锁元件，设置在载体上的载体联锁元件可与其轴向啮合。通过这种方式，定子 可以容易地被
定位并安装在载体上。
[0010] 在所述定子的附加实施例中，定子联锁元件是一种径向指向
旋转轴的轭。由 于该结构在定子的径向内侧是敞开的，因此传感器的励磁磁体中的导磁材料不 会对定子产生干扰并导致我们不期望看到的磁
短路。
[0011] 在所述定子的另一个实施例中，轭与相应的定子环一体形成。在这种方式下， 所述定子可以以简单的方式通过有效的制造工艺，例如初级成形或切割来制造， 而无需后期将紧固元件安装在定子环上。
[0012] 在所述定子的另一个实施例中，定子紧固元件被布置在两个相邻爪之间的 径向间隙中。在这种方式下，紧固元件可以径向设置在与爪相同的高度上，这使 得一方面，组装空间可以全部被用于将定子安装在载体上，并且可以使得爪径向 靠近激励磁体，另一方面，由于定子紧固元件不会在径向上突出于爪，因此可以 有效避免上述短路现象的发生。
[0013] 在所述定子的一个特殊的实施例中，定子紧固元件被设置在两个相邻爪之 间径向间隙的正中央。在这种方式下，当沿圆周方向观察时，定子紧固元件被呈 轴对称地固定在间隙之中，并且无论具有定子元件的传感器的旋转方向如何，它 总是能够被均匀地加载。
[0014] 在所述定子的优选实施例中，定子环是爪在其上轴向弯曲而成的
冲压件。在 这一方式下，单个定子环可以以板片
捆的方式生产，此时单个爪只需通过深冲压 等手段实现弯曲即可。
[0015] 本发明在另一方面，为了记录通过扭
力杆彼此连接的第一轴和第二轴之间 的扭矩，传感器包括：一个具有两个相对的前侧的圆柱形载体，该载体的每一前 侧都设有载体紧固元件；如前所述的可以与第一轴固定连接的定子，它的定子环 位于载体的前侧，并且通过对应的载体紧固元件和定子紧固元件安装在载体上； 可以与第二轴固定连接的磁换能器，其与旋转轴共轴布置以产生并向定子供应 磁场；磁场传感器，用于记录来自磁换能器且通过定子的磁场。
[0016] 在所述定子的一个实施例中，载体紧固元件是与定子紧固元件相接合的栓 塞。该接合过程使得载体与定子能够很容易地彼此连接。
[0017] 在另一个实施例中，载体的前侧之一配备有连接柱，以在用于第一轴的载体 上承载附属元件。这些连接柱足够稳定以确保传感器转动时有足够的机械强度， 同时允许两个轴被轴向断开以放置传感器组件。
附图说明
[0018] 参考对结合附图更加详细描述的实施例的以下说明，本发明的如上所述的 特性、特征、效益及它们的实现方式将会更加清晰。所示的是：
[0019] 图1是具有转向系统的车辆的示意性透视图。
[0020] 图2A是用于来自图1中的转向系统的扭矩传感器的分解图。
[0021] 图2B是来自图2A中的扭矩传感器的示意性立体横截面图。
[0022] 图3A、图3B、图3C是来自图2A和2B的扭矩传感器中的定子的示意性 立体图。图4是用于生产来自图3A、图3B、图3C的定子中的定子环的冲压部件的 示意性平面图。
具体实施方式
[0023] 附图中对相同的技术元件提供相同的附图标记，并且相同的技术元件只被 描述一次。附图仅起示意作用，尤其是不反映物体的实际几何比例。
[0024] 现参考图1，其是具有转向系统2的车辆1的示意性透视图。
[0025] 在本示例性实施例中，车辆1包括由两个前轮3和两个后轮4所
支撑的车 架5。前轮3可以通过转向系统4实现转动，从而使得车辆1沿曲线行驶。
[0026] 转向系统2包括安装在第一
转向轴7上的
方向盘6，第一转向轴7可围绕旋 转轴8枢转地进行安装。第一转向轴7由扭矩传感器9导引，并且以未示出的 方式连接到扭转元件10。在旋转轴线8上，在与第一转向轴7相对的一侧上， 第二转向轴11连接到该扭转元件10上并且与转向
齿轮12连接。如果以转向扭 矩13转动方向盘6，该转向扭矩就会相应地转移到转向齿轮12上，作为对转向 扭矩的反应，转向齿轮12对前轮3进行转向以按
车轮转
角14沿曲线行驶。
[0027] 转向过程由可辅助第二转向轴11转动的辅助
马达15予以支持。为此，由 扭矩传感器9记录转向扭矩13，然后由辅助马达15除了其他之外还按照记录到 的转向扭矩13对第二转向轴11进行转向。
[0028] 为了记录转向扭矩13，扭矩传感器9包括一个磁换能器元件16，它连接到 第一转向轴7且能够产生磁场17。转向扭矩传感器13还包括磁
过滤器18，其 与第二转向轴11连接，并且按照第一转向轴7(因此磁换能器元件16)相对于 第二转向轴11(
磁性过滤器18)的相对角位置19来抑制来自磁换能器元件16 的磁场17，并将经抑制的磁场20传递到至少一个磁场传感器21。这样记录经 抑制的磁场20，并在此
基础上产生了轴7与轴11之间的角位置19或取决与此 的
信号。该角位置19或相关信号直接取决于要记录的转向扭矩13，从而使得辅 助
电机15能够立即处理相关信息。
[0029] 在下文中，
磁过滤器18也被称为定子18，这是由于其对于图2A与2B中描 述的扭矩传感器9来讲是更为常见的术语。
[0030] 扭矩传感器9包括一个围绕旋转轴8的
外壳23，它可以被外壳盖22锁定， 该外壳盖可以通过保护元件24拧紧到车辆1。外壳23与旋转轴8对齐，它包括 第一
轴承衬套25与第二轴承衬套26，其中第一轴承衬套用于第一转向轴7的摩 擦锁定附件，第二轴承衬套26用于第二转向轴11的摩擦锁定附件。
[0031] 第一轴承衬套25借助于诸如胶的
紧固件27牢固地固定在磁换能器元件16 上，从而使得当第一转向轴7被压入第一转向轴25时，磁换能器元件16能够 牢固地保持在第一转向轴7上。
[0032] 第二轴承衬套26被牢固地保持在耦合元件29上的夹紧元件28上，耦合元 件29也被称作载体29，它通过后面将要描述的方式将定子18连接到第二轴承 衬套26上。为此，耦合元件29实质上呈管状。与栓塞31形状相匹配的载体紧 固元件从耦合元件29的两个前侧30沿轴向突出，为了清楚起见，上述元件并 未全部在图2A中标出。栓塞31将定子18保持在耦合元件29的固定位置上， 对此将在下文中详细描述。耦合元件29在套筒一侧还具有第一轴向支撑元件32， 耦合元件29可以通过它轴向安装在外壳23的支撑环33上。为了将耦合元件轴 向安装在外壳盖22上，在面向外壳盖22的耦合元件29的前侧30形成两个小 脚形式的轴向支撑元件34。
[0033] 如果在扭矩传感器9工作期间第一转向轴7被转动，并且该转动经由扭转 元件10传递到第二转向轴11，则会使得被引导在支撑环33上的耦合元件29和 外壳盖22随着外壳23中的定子18和磁换能器元件16的转动而一同转动。由 于第二转向轴11所具有的惯性，当第一转向轴7转动时，其可以相对于第二转 向轴11扭转。这导致磁换能器元件16和定子18也朝彼此的相反方向转动。扭 矩传感器9基本上以这样的方式工作，即它按照旋转角度利用定子18从磁换能 器元件16接收磁场17，并将其传输到两个通过通量传导元件35连接到定子18 的磁场传感器21。需要磁通传导元件35，因为磁场传感器21被静止地设置在 外壳
23中的可被
盖子36
覆盖的
电路板37上，并且在转向过程中无法转动。磁 通传导元件35通过与旋转的定子18摩擦
接触的方式接收被定子18抑制的磁场 20，并将其传递到静止的
磁传感器21。
[0034] 磁换能器元件16包括沿圆周方向围绕旋转轴8交替设置的南北两个磁极 (图中未示明)。定子18包括18'和18”两部分。第一定子部件18'包括一个定子 环38，该定子环在旋转轴8的轴向平面上均匀延伸。在第一定子环38的径向内 侧，第一爪40利用第一爪间隙39彼此间隔开并且与第一定子环38轴向间隔开 地围绕旋转轴线8在圆周方向上延伸。为了清楚起见，在图2A中并未将全部第 一爪间隙39和第一爪40进行标记。第二定子部件18”包括定子环41，该定子环 在旋转轴8的轴向平面上均匀地延伸，其中，该轴向平面不同于第一定子环38 在其上延伸的轴向平面。沿第二定子环41的径向内侧，第二爪43利用第二爪 间隙42彼此间隔开并且与第二定子环41轴向间隔开地围绕旋转轴8在圆周方 向上延伸。为了清楚起见，在图2A中并未将全部第二爪间隙42和第二爪43进 行标记。爪40，43分别在与定子环18'、18”相对的一侧上包括爪头45。为了清 楚起见，并非所有爪头都在附图中予以标记。
[0035] 在组装状态下，扭矩传感器的两个定子部件18'、18”在旋转轴8上彼此对 准，这使得第一爪40轴向啮合在第二爪间隙42中，第二爪43轴向啮合在第一 爪间隙39中。两个定子部件18'、18”通过与轭元件44形状相符的定子紧固元件 保持在耦合元件29的栓塞31上，这使得它们不能围绕旋转轴8沿圆周方向彼 此相对扭转。为了清楚起见，并不是所有的轭元件44都在图2A中予以标记。
[0036] 在零位上，当第一转向轴7没有相对第二转向轴11扭转时，磁换能器16的 两磁极之一与定子部件18'的每一个第一爪40的径向内侧相对，如北磁极。与之 相反，在零位，磁换能器元件16的另一磁极与第二定子部件18”的第二爪43的 径向内侧相对，例如南磁极。因此在零位上，磁换能器元件16产生的磁场17几 乎全部啮合到第一定子部件18'的第一爪
40上，并以几乎未经抑制的磁场20通 过磁通传导元件35经由磁传感器21进行传输。
[0037] 然而，如果转向轴7和转向轴11相对于彼此扭转，则磁换能器元件16的 磁极也会相对于爪43和爪40移位，此时，爪40与爪43相对于磁换能器元件 16的南北两个磁极同时被径向覆盖。这种情况会导致磁换能器元件16产生的磁 场17的一部分在爪40、43上短路，进而使得明显经抑制的磁场20到达磁场传 感器21。转向轴7与转向轴11的相对转动越强，磁换能器元件16产生的磁场 17的越多部分会在爪40、43上短路。这就是为什么经抑制的磁场20直接取决 于转向轴7、11彼此间的相对转动。
[0038] 下面将用图3A至3C来更详细地描述将定子18紧固到耦合元件29的过 程。
[0039] 为了将定子18固定到耦合元件29上，将定子环18'与定子环18”同轴地放 置在旋转轴线8上，并使得爪40与爪43在围绕旋转轴8沿圆周方向观察时彼 此对准，第一定子环18'上的第一爪40指向第二定子环18”的第二爪间隙42，并 且相应地，第二定子环18”上的第二爪43指向第一定子环18'的第一爪间隙39。 耦合元件29也与定子环18'与18”之间的旋转轴8同轴布置，并且当围绕旋转轴 8沿圆周方向观察时，前侧30上的栓塞31和与之相应的定子环18'、18”上的轭 元件44相对齐。其中，所述定子环18'、18”与相应的前侧30轴向相对。上述状 态在图3A中予以示明。
[0040] 现在，通过将爪40、43轴向固定在呈管状的耦合元件29上的方式，使得 定子环18'、18”朝向彼此移动。在这种方式下，轭元件44被沿轴向朝栓塞31的 上方推动，直到定子环18'、18”向下接触到耦合元件29的对应前侧30。该状态 在图3B中予以示明。
[0041] 随后，栓塞31被逐渐接近。最终，栓塞31的从对应前方30突出的轴向末 端被加热，使得在这一点上的材料变软。此时，变软的材料被压向定子环18'、 18”，从而使得当沿着旋转轴8的方向观察时，其是沿轴向分布的。通过这种方 式，在栓塞31和轭元件44之间形成了封闭结构，该封闭结构沿轴向方向作用， 并将定子环18'、18”牢固地固定在耦合元件29上。
[0042] 为了将第一转向轴7或第二转向轴11附接至耦合元件29，在耦合元件29 上设置了支撑环46形式的一个附接元件，对应的转向轴7、11可以轴向插入该 支撑环中。支撑环46可以通过压配合技术与转向轴7、11相连接。
[0043] 支撑环46通过一些由前侧30沿轴向延伸的连接柱48被固定在耦合元件29 的一个前侧30上。仅有部分连接柱48在3A到3C中进行了标记。这些连接柱 48能够放置在径向间隙49中，当从爪40、43观察时，所述径向间隙49沿径向 向
外延伸到相应的定子环18'、18”中。
为了清楚起见，并非所有径向间隙都用附 图标记进行标记。
[0044] 连接柱48以如下方式被设置：在上述组装方式下，当围绕旋转轴8的圆周 方向观察时，连接柱48总是被安插在定子环18'上的爪40之间，其中爪40、连 接柱48和轭元件44都被设置在前侧30上。此处为了保证最佳的
稳定性，无论 转矩传感器9运行时转向轴7、11的转动方向如何，每个连接48都具有相同的 轴向横截面。这就是为什么上述爪40与轭元件44之间的沿圆周方向的间隔50 也是恒定的，从而当沿圆周方向观察时，所有轭元件44都位于径向间隙的中心 处。为了清楚起见，并非每个周向间隔50都在附图中予以标记。
[0045] 为了增强机械强度，连接柱48在轭元件44的区域中与桥接元件52相结 合，桥接元件44可以与支撑环46一体设计。为了清楚起见，并非每个桥接元 件52都在图中标有附图标记。
[0046] 下面，将基于第一定子环18'和图4更详细地描述定子环18'、18”的生产过 程。
[0047] 首先，第一定子环18'是作为冲压部件54从金属片上切割而来的。此时，除 了冲压部件54中的第一爪40仍向内径向弯曲之外，冲压部件54已经具有了第 一定子环18的基本形态。
[0048] 冲压之后，第一爪40便沿着对应的弯曲线56轴向弯曲。
