动力辅助转向装置与其扭力感测装置的制作方法

本实用新型是有关一种扭力感测装置，尤指一种动力辅助转向装置的扭力感测装置。

背景技术：

随着科技进步，现有市场上车辆大多配置有电动辅助转向系统(electricpowersteering，eps)，以便驾驶人能够轻松地操控车辆的转向。当驾驶者转动方向盘，系统中的扭力传感器(例如霍尔ic)可以感测出驾驶者转动方向盘的扭杆的扭转角度变化，进而通过汽车的电子控制单元(electroniccontrolunit；ecu)指示电动马达进行转向。

更具体地，扭力传感器包含有环形磁铁、导磁环及霍尔组件。环形磁铁固定于方向盘的上转轴。导磁环固定于方向盘的下转轴。霍尔组件位于方向盘外的配线板上，用以感应导磁环相对环形磁铁移动所传来的磁通量改变。进而输出扭力值讯号。

然而，上述扭力传感器的配置方式不仅相当占用空间，在环形磁铁与导磁环上更需要耗费相当高的取得成本。故，如何研发出一种解决方案以改善上述所带来的缺失及不便，实乃相关业者目前刻不容缓的重要课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提出一种动力辅助转向装置与其扭力感测装置，上述架构不仅能够降低占用空间，更可省去购买导磁环所需花费的取得成本。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的依据本实用新型的一实施例，此动力辅助转向装置适用于车辆中，且动力辅助转向装置包含输入轴、输出轴、扭力杆与扭力感测装置。输出轴同轴地连接输入轴。扭力杆安装于输入轴与输出轴内部，且与输入轴及输出轴彼此共轴。扭力感测装置包含上转子、下转子、磁铁组件、霍尔电路模块与电线模块。上转子固接输入轴。磁铁组件位于上转子上，以供绕着扭力杆的轴心方向旋转。下转子固接输出轴。霍尔电路模块固接下转子，用以感应磁铁组件的磁场变化。电线模块包含支撑架及可挠性导线。支撑架包含环绕下转子的环状空间。可挠性导线的一端固接霍尔电路模块，另端固接于支撑架上。可挠性导线卷曲地收纳于环状空间内。故，当输入轴通过输出轴带动下转子转动时，磁铁组件与霍尔电路模块产生错位，且可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而在环状空间内绕着下转子同步卷绕，以致霍尔电路模块能够自由地相对上转子转动。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，上转子包含第一套筒部以及上框部。第一套筒部套接输入轴，且与输入轴共轴。上框部具有框体、第一贯孔、第一凹槽与第二凹槽。第一贯孔形成于框体上，被第一套筒部所穿过，第一凹槽与第二凹槽分别相对地凹设于框体的二侧，第一凹槽容纳磁铁组件。霍尔电路模块包含配线板与霍尔单元。霍尔单元焊接于配线板上，位于第二凹槽内，且对齐磁铁组件配置。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，下转子包含第二套筒部及盖板部。第二套筒部套接输出轴，且受环状空间所围绕。盖板部连接第二套筒部与框体，覆盖并封闭环状空间。上述配线板位于盖板部背对环状空间的一面。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，可挠性导线于环状空间内卷绕成多重绕圈部。多重绕圈部为至少二圈，且多重绕圈部依据同心圆排列方式排列于环状空间内。故，当可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而同步卷绕时，可挠性导线的多重绕圈部被改变彼此间隙的疏密程度。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，电线模块更包含支架及多个滚筒。支架可转动地位于环状空间内，连接下转子，并将环状空间分隔成内侧空间与外侧空间，内侧空间位于下转子与外侧空间之间。这些滚筒间隔配置于支架上，且分别为可枢转地位于支架上。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，可挠性导线更包含内圈部及外圈部。内圈部介于外圈部与可挠性导线的那端之间，位于内侧空间内，并绕着下转子卷绕出第一卷绕圈数。外圈部位于外侧空间内，并绕着下转子卷绕出第二卷绕圈数。第二卷绕圈数与第一卷绕圈数互为反比。每个滚筒位于内圈部与外圈部之间，且同时抵靠内圈部与外圈部。故，当可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而同步卷绕时，可挠性导线的内圈部的第一卷绕圈数与外圈部的第二卷绕圈数被改变。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，其中滚筒将内圈部的一部分移推入外侧空间内，并使内圈部的这部分成为外圈部的一部分，或者将外圈部的一部分推入内侧空间内，并使外圈部的这部分成为内圈部的一部分。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，霍尔电路模块与磁铁组件彼此为轴向配置。更具体地，霍尔电路模块与磁铁组件沿排列方向依序排列，且排列方向平行扭力杆的轴心方向。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，霍尔电路模块与磁铁组件彼此为径向配置。更具体地，霍尔电路模块与磁铁组件沿排列方向依序排列，排列方向垂直扭力杆的轴心方向。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述动力辅助转向装置中，霍尔电路模块包含配线板与芯片组。芯片组内含二个彼此并联的工作芯片。这些工作芯片分别独立地感应磁铁组件的磁场变化。

依据本实用新型的另一实施例，此扭力感测装置适用于车辆的动力辅助转向装置中，且扭力感测装置包含上转子、下转子、磁铁组件、霍尔电路模块与电线模块。上转子固接动力辅助转向装置的输入轴。磁铁组件位于上转子上，以供绕着上转子的轴心方向旋转。下转子固接动力辅助转向装置的输出轴。霍尔电路模块固接下转子，用以感应磁铁组件的磁场变化。电线模块包含支撑架及可挠性导线。支撑架包含环绕下转子的环状空间。可挠性导线的一端固接霍尔电路模块，另端固接于支撑架上。可挠性导线卷曲地收纳于环状空间内。故，当上转子使下转子转动时，磁铁组件与霍尔电路模块产生错位，且可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而在环状空间内绕着下转子同步卷绕，以致霍尔电路模块能够自由地相对上转子转动。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，上转子包含第一套筒部以及上框部。第一套筒部套接输入轴，且与输入轴共轴。上框部具有框体、第一贯孔、第一凹槽与第二凹槽。第一贯孔形成于框体上，被第一套筒部所穿过，第一凹槽与第二凹槽分别相对地凹设于框体的二侧，第一凹槽容纳磁铁组件。霍尔电路模块包含配线板与霍尔单元。霍尔单元焊接于配线板上，位于第二凹槽内，且对齐磁铁组件配置。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，下转子包含第二套筒部及盖板部。第二套筒部套接输出轴，且受环状空间所围绕。盖板部连接第二套筒部与框体，覆盖并封闭环状空间。上述配线板位于盖板部背对环状空间的一面。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，可挠性导线于环状空间内卷绕成多重绕圈部。多重绕圈部为至少二圈，且多重绕圈部依据同心圆排列方式排列于环状空间内。故，当可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而同步卷绕时，可挠性导线的多重绕圈部被改变彼此间隙的疏密程度。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，电线模块更包含支架及多个滚筒。支架可转动地位于环状空间内，连接下转子，并将环状空间分隔成内侧空间与外侧空间，内侧空间位于下转子与外侧空间之间。这些滚筒间隔配置于支架上，且分别为可枢转地位于支架上。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，可挠性导线更包含内圈部及外圈部。内圈部介于外圈部与可挠性导线的那端之间，位于内侧空间内，并绕着下转子卷绕出第一卷绕圈数。外圈部位于外侧空间内，并绕着下转子卷绕出第二卷绕圈数。第二卷绕圈数与第一卷绕圈数互为反比。每个滚筒位于内圈部与外圈部之间，且同时抵靠内圈部与外圈部。故，当可挠性导线随着霍尔电路模块的连动而同步卷绕时，可挠性导线的内圈部的第一卷绕圈数与外圈部的第二卷绕圈数被改变。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，其中滚筒将内圈部的一部分移推入外侧空间内，并使内圈部的这部分成为外圈部的一部分，或者将外圈部的一部分推入内侧空间内，并使外圈部的这部分成为内圈部的一部分。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，霍尔电路模块与磁铁组件彼此为轴向配置。更具体地，霍尔电路模块与磁铁组件沿排列方向依序排列，且排列方向平行上转子的轴心方向。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，霍尔电路模块与磁铁组件彼此为径向配置。更具体地，霍尔电路模块与磁铁组件沿排列方向依序排列，排列方向垂直上转子的轴心方向。

依据本实用新型的一或多个实施例，在上述扭力感测装置中，霍尔电路模块包含配线板与芯片组。芯片组内含二个彼此并联的工作芯片。这些工作芯片分别独立地感应磁铁组件的磁场变化。

本实用新型具有以下优点及其效果。

通过上述架构，由于磁铁组件与霍尔组件被固接于方向盘的上、下转轴上，使得霍尔组件能够直接感应磁铁组件的磁场变化。如此，本实用新型能够省略导磁环的搭配，故，不仅降低占用空间，更可省去购买导磁环所需花费的取得成本。

以上所述仅系用以阐述本实用新型所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本实用新型的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。

附图说明

图1绘示本实用新型一实施例的动力辅助转向装置的立体图；

图2绘示图1的动力辅助转向装置的分解图；

图3绘示图1沿线段a-a所制的局部剖面图；

图4绘示图1的电线模块的正视图；

图5a与图5b分别绘示图1的动力辅助转向装置的连续操作示意图；

图6绘示本实用新型另一实施例的动力辅助转向装置的分解图；

图7绘示图6的动力辅助转向装置的纵向剖面图；

图8绘示图6的电线模块的正视图；

图9绘示图6的电线模块的操作示意图；

图10绘示本实用新型又一实施例的动力辅助转向装置的侧视示意图；以及

图11绘示本实用新型又一实施例的动力辅助转向装置的侧视示意图。

符号说明

100、101、102、103：动力辅助转向装置

200：外壳300：输入轴

400：输出轴500：扭力杆

600：扭力感测装置610：上转子

611：外壁620：第一套筒部

630：上框部631：框体

632：第一贯孔633：第一凹槽

634：第二凹槽635：外侧边

640：下转子650：第二套筒部

660：盖板部661：容置槽

670：外框缘671：内壁

700：磁铁组件800、801：霍尔电路模块

810：配线板811：顶面

812：底面820：霍尔单元

830：芯片组831：工作芯片

840：电线模块850：支撑架

860：环状空间861：内侧空间

862：外侧空间870：支架

880、880a：滚筒900：可挠性导线

910：第一端920：第二端

930：中间部分931：多重绕圈部

932：间隙940：内圈部

941：第一卷绕圈950：外圈部

951：第二卷绕圈aa：线段

i：轴心方向r：转动方向

m1、m2：排列方向

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的复数实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，熟悉本领域的技术人员应当了解到，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节并非必要的，因此不应用以限制本实用新型。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示的。另外，为了便于读者观看，图式中各组件的尺寸并非依实际比例绘示。

图1绘示本实用新型一实施例的动力辅助转向装置100的立体图。图2绘示图1的动力辅助转向装置100的分解图。图3绘示图1沿线段a-a所制的局部剖面图。图4绘示图1的电线模块840的正视图。

如图1至图3所示，此动力辅助转向装置100适用于车辆中，且动力辅助转向装置100包含外壳200、输入轴300、输出轴400、扭力杆500与扭力感测装置600。输入轴300同轴地连接输出轴400，且输入轴300用以连接车辆的方向盘(图中未示)。扭力杆500安装于输入轴300与输出轴400的内部，且与输入轴300及输出轴400彼此共轴。更具体地，输出轴400的末端与输入轴300的末端相互对接，扭力杆500位于输入轴300与输出轴400内，且扭力杆500的上下二端分别插入上转轴与下转轴中。故，输入轴300、输出轴400与扭力杆500皆具有相同的轴心方向i，意即，输入轴300、输出轴400与扭力杆500皆沿同一轴心方向i延伸。扭力杆500具有特定的弹性系数，能够接着转动输出轴300至定位。

扭力感测装置600包含上转子610、下转子640、磁铁组件700、霍尔电路模块800与电线模块840。上转子610固接输入轴300。磁铁组件700位于上转子610上，以供随着上转子610的带动而绕着上述轴心方向i旋转。下转子640固接输出轴400。霍尔电路模块800固接下转子640，用以感应磁铁组件700的磁场变化。外壳200用以承载且收纳上转子610、下转子640、磁铁组件700、霍尔电路模块800与电线模块840。电线模块840包含支撑架850及可挠性导线900。支撑架850位于外壳200内，且外壳200与支撑架850共同定义出环绕下转子640的环状空间860。可挠性导线900包含第一端910、第二端920与中间部分930。中间部分930定义为第一端910与第二端920之间的区段。可挠性导线900的第一端910固接(例如焊接)至霍尔电路模块800上。例如，可挠性导线900的第一端910经过下转子640的缝隙(图中未示)而固接(例如焊接)至霍尔电路模块800上。可挠性导线900的第二端920固接于支撑架850上，例如固接于支撑架850的外侧。可挠性导线900的中间部分930卷曲地收纳于环状空间860内。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，本实用新型也可以支撑架850上凹设有环状空间860。

更具体地，在本实施例中，上转子610包含第一套筒部620及上框部630。第一套筒部620套接输入轴300，且与输入轴300共轴，且位于上框部630相对下转子640的一面。上框部630具有框体631、第一贯孔632、第一凹槽633与第二凹槽634。第一贯孔632形成于框体631上，且连接框体631的二个相对侧，并且被第一套筒部620所穿过，第一凹槽633与第二凹槽634分别相对地凹设于框体631的二个相对侧，且彼此对齐。第一凹槽633容纳磁铁组件700。在本实施例中，上转子610为非导磁材料，然而，本实用新型不限于此。

下转子640包含第二套筒部650及盖板部660。盖板部660面向上转子610的一面具有容置槽661，容置槽661用以接受上转子610的上框部630，以让上转子610于容置槽661内转动。第二套筒部650位于盖板部660相对容置槽661的一面。第二套筒部650套接输出轴400、与输出轴400共轴，且受环状空间860所围绕。故，上转子610、下转子640与扭力杆500皆具有相同的轴心方向i，意即，上转子610、下转子640与扭力杆500皆沿同一轴心方向i延伸。盖板部660连接第二套筒部650与上框部630，覆盖并封闭环状空间860。霍尔电路模块800包含配线板810与霍尔单元820(hallic)。配线板810位于盖板部660背对环状空间860的一面。霍尔单元820焊接于配线板810的顶面811，恰好位于第二凹槽634内，且对齐磁铁组件700配置。可挠性导线900的第一端910焊接于配线板810的底面812，故，可挠性导线900的第一端910以及中间部分930能够随着霍尔电路模块800于环状空间860内一起连动。

图5a与图5b分别绘示图1的动力辅助转向装置100的连续操作示意图。如图5a与图5b所示，当使用者沿转动方向r转动输入轴300，使得输入轴300通过输出轴400带动下转子640转动时，磁铁组件700与霍尔电路模块800产生错位，且输入轴300通过输出轴400带动下转子640与霍尔电路模块800同步转动(图5a)。接着，下转子640连动霍尔电路模块800，使得可挠性导线900随着霍尔电路模块800的连动而在环状空间860内绕着下转子640同步卷绕(图5b)，以致霍尔电路模块800能够自由地相对上转子610转动。

如此，由于可挠性导线900于环状空间860仍具有能够随着霍尔电路模块800转动的足够余度，不致因拉扯造成霍尔电路模块800与可挠性导线900之间的损坏。

在本实施例中，如图4所示，可挠性导线900的中间部分930于环状空间860内多次绕着第二套筒部650卷绕以成为多重绕圈部931。多重绕圈部931为10至20圈，或者多重绕圈部931为至少二圈，且多重绕圈部931依据一同心圆排列方式排列于环状空间860内。因此，可挠性导线900的多重绕圈部931彼此间隙932具有一定的疏密程度。更具体地，如图5a与图5b所示，当可挠性导线900随着霍尔电路模块800转动时，可挠性导线900的中间部分930于环状空间860内一起连动，进而使得可挠性导线900的多重绕圈部931被改变彼此间隙932的疏密程度。如此，通过调整可挠性导线900的多重绕圈部931彼此间隙932的疏密程度，可挠性导线900于环状空间860仍具有能够随着霍尔电路模块800转动的足够余度，不致因拉扯造成霍尔电路模块800与可挠性导线900之间的损坏。

须了解到，霍尔电路模块800在图4与图5b皆以虚线表示其位置，用以暗示其转动后的差异位置。

图6绘示本实用新型另一实施例的动力辅助转向装置101的分解图。图7绘示图6的动力辅助转向装置101的纵向剖面图。图8绘示图6的电线模块840的正视图。如图6至图8所示，本实用新型的另一实施例与前个实施例大致相同，其差异在于，电线模块840更包含支架870及多个滚筒880。支架870可转动地位于环状空间860内，连接下转子640，并将环状空间860分隔成内侧空间861与外侧空间862，内侧空间861位于下转子640与外侧空间862之间。这些滚筒880间隔配置于支架870上，且分别为可枢转地位于支架870上。

可挠性导线900的中间部分930缠绕于支架870上，因此于支架870上分为内圈部940及外圈部950。内圈部940介于外圈部950与可挠性导线900的第一端910之间，并绕着下转子640卷绕出多个第一卷绕圈941，第一卷绕圈941具有第一卷绕数。外圈部950位于外侧空间862内，并绕着下转子640卷绕出多个第二卷绕圈951，第二卷绕圈951具有第二卷绕圈数。第二卷绕圈数与第一卷绕圈数彼此为可变动，且互为反比，意即，第二卷绕圈数每增一圈，则第一卷绕圈数因此减一圈，或者，第一卷绕圈数每增一圈，则第二卷绕圈数因此减一圈。每个滚筒880位于内圈部940与外圈部950之间，且同时抵靠内圈部940与外圈部950。

图9绘示图8的电线模块840的操作示意图。参考图5a，当使用者沿转动方向r转动输入轴300，使得输入轴300通过输出轴400带动下转子640转动时，磁铁组件700与霍尔电路模块800产生错位，接着，输入轴300通过输出轴400带动下转子640与霍尔电路模块800同步转动(图9)。如此，当可挠性导线900随着霍尔电路模块800的连动而同步卷绕时，可挠性导线900的内圈部940的第一卷绕圈数与外圈部950的第二卷绕圈数开始被改变。

须了解到，霍尔单元820在图8与图9皆以虚线表示其位置，用以暗示其转动后的差异位置。

更具体地，其中滚筒880a将内圈部940的一部分移推入外侧空间862内，并使内圈部940的这部分成为外圈部950的一部分，或者将外圈部950的一部分推入内侧空间861内，并使外圈部950的这部分成为内圈部940的一部分。如此，通过调整内圈部940与外圈部950的卷绕圈数，可挠性导线900于环状空间860仍具有能够随着霍尔电路模块800转动的足够余度，不致因拉扯造成霍尔电路模块800与可挠性导线900之间的损坏。

如此，由于电线模块840的滚筒880能够于环状空间860内抵靠可挠性导线900，使得环状空间860内可挠性导线900不致乱窜，造成打结或破损，进而可以节省可挠性导线900的长度，降低材料成本。

如图3与图7所示，前二个实施例中，霍尔电路模块800与磁铁组件700彼此为轴向配置。更具体地，霍尔电路模块800与磁铁组件700皆位于框体631相对第一贯孔632的外侧边635，且霍尔电路模块800与磁铁组件700沿排列方向m1依序排列，其中此排列方向m1平行上述的轴心方向i。

然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，霍尔电路模块800与磁铁组件700彼此也可以为径向配置。

图10绘示本实用新型又一实施例的动力辅助转向装置102的侧视示意图。本实用新型的又一实施例与前个实施例大致相同，其差异在于，霍尔电路模块800与磁铁组件700彼此为径向配置。更具体地，磁铁组件700位于上转子610的外壁611，下转子640的盖板部660具有外框缘670，外框缘670环绕上转子610，磁铁组件700位于盖板部660的外框缘670的内壁671，且面向磁铁组件700。换句话说，霍尔电路模块800与磁铁组件700沿排列方向m2依序排列，且排列方向m2垂直扭力杆500的长轴方向(如轴心方向i，图3)。

图11绘示本实用新型又一实施例的动力辅助转向装置103的侧视示意图。本实用新型的又一实施例与前个实施例大致相同，其差异在于，如图11所示，在上述扭力感测装置600中，霍尔电路模块801包含配线板810与芯片组830。芯片组830内含二个彼此并联的工作芯片831。这些工作芯片831分别独立地感应磁铁组件700的磁场变化。故，当此些工作芯片831其中的故障或是没有感应到磁场变化时，由于这些工作芯片831分别独立地配置，另一工作芯片831可以持续工作，以提高动力辅助转向装置103的可靠度。

如此，通过上述各实施例的架构，由于磁铁组件与霍尔组件被固接于方向盘的上、下转轴上，使得霍尔组件能够直接感应磁铁组件的磁场变化。如此，本实用新型能够省略导磁环的搭配，故，不仅降低占用空间，更可省去购买导磁环所需花费的取得成本。

最后，上述所揭露的各实施例中，并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，皆可被保护于本实用新型中。