扭矩传感器装置的制作方法

本发明涉及一种扭矩传感器，更具体地，本发明涉及一种用于检测施加到包括输入轴和输出轴的轴的扭矩的扭矩传感器。

背景技术：

一般而言，在车辆行驶或停止期间，与路面接触的车轮根据方向盘的旋转而旋转。换句话说，当方向盘向左或向右旋转时，车轮在与方向盘的旋转方向相同的方向上旋转。然而，因为车轮与路面接触，可能存在的问题是，由于在车轮与路面之间产生的摩擦，方向盘和车轮的旋转量彼此不同。出于该原因，驾驶员需要较大的力来操纵方向盘。

车辆包括作为转向力辅助装置的动力转向(PS)系统。在动力转向系统中，使用电动马达的EPS方案的覆盖范围已扩展到在现实生活中使用的客车中。

出于动力辅助的目的，动力转向系统设置有扭矩传感器，该扭矩传感器测量连接到方向盘的输入轴侧与连接到车轮的输出轴侧之间的旋转角度的偏差，以便检测两轴之间的扭矩负载。

扭矩传感器主要分为接触型和非接触型。因为接触型带来的问题在于，生成了噪声并降低了耐久性，近来非接触型是优选的。另外，非接触型扭矩传感器被粗略分类为磁阻检测型、磁变形检测型、电容检测型和光检测型。

同时，设置在电动动力转向系统中的常规磁阻检测型扭矩传感器包括：输入轴，其上端联接到由驾驶员操纵的方向盘；以及输出轴，其上端经由扭杆联接到输入轴的下端。输出轴的下端连接到车轮。输入轴的包括扭杆的下端和输出轴的上端被壳体覆盖，容纳在壳体中的是上述扭矩传感器和动力部件。在这种情况下，输入轴包括永磁体，其中磁极以规则的间隔交替布置。另外，输出轴设置有具有齿轮结构的检测环，齿轮结构的极性的数量对应于永磁体的极性的数量并且由铁磁性物质制成，铁磁性物质能生成由包括在输入轴中的永磁体引起的磁感应。检测环被构建成使得用于检测磁性的传感器连接到检测环。在这种情况下，设置在输入轴处的永磁体与设置在输出轴处的齿轮结构的检测环之间的相对扭转引起永磁体和检测环彼此面对的面积的变化。

因此，检测环中的磁通量是变化的，并且磁通量的变化由传感器检测，使得能检测出输出轴相对于输入轴的扭转角度。

然而，常规非接触型扭矩传感器遇到的问题是，需要过多数量的组成元件并且使组装过程复杂，从而导致错误操作和制造成本的可能性增加，并且由于过多数量的组成元件而暴露出与扭矩传感器的耐用周期相关联的问题。

技术实现要素：

技术问题

因此，已作出本发明来解决现有技术中发生的上述问题，并且本发明的目的是提供一种扭矩传感器，该扭矩传感器能用简单的结构制造，能增加灵敏度和检测可靠性，并且能降低制造成本。

技术方案

为了实现以上目的，在一个方面中，本发明提供了一种扭矩传感器装置，所述扭矩传感器装置被配置在输入轴与输出轴之间并被构造成通过所述输入轴与所述输出轴之间的相对旋转位移来检测所述输入轴与所述输出轴之间的扭矩，所述扭矩传感器装置包括：壳体，所述壳体被构造成容纳所述输入轴的端部和所述输出轴的端部并被固定到适当位置以能够执行相对于所述输入轴和所述输出轴的相对旋转；磁体单元，所述磁体单元被容纳在所述壳体中并包括磁体环，所述磁体环连接到所述输入轴和所述输出轴中的一者的一端以可旋转地容纳在所述壳体中；收集器单元，所述收集器单元以配置在所述磁体单元的外侧处这样的方式固定到所述壳体的适当位置，并被构造成聚集从所述磁体单元生成的磁场；感测单元，所述感测单元包括扭矩传感器，所述扭矩传感器配置在所述收集器单元的外周处并被构造成检测由所述收集器单元聚集的所述磁场；以及屏蔽环单元，所述屏蔽环单元以连接到所述输入轴和所述输出轴中的另一者的一端这样的方式插置在所述收集器单元与所述磁体单元之间，并被构造成借助所述输入轴与所述输出轴之间的相对旋转使由所述收集器单元聚集的来自所述磁体单元的所述磁场变化，其中，所述屏蔽环单元包括：屏蔽环主体，所述屏蔽环主体被配置在所述收集器单元的内侧并被构造成以可相对旋转的方式将所述磁体单元容纳在所述屏蔽环主体中；以及一个或更多个屏蔽环片，所述一个或更多个屏蔽环片以预定的间隔彼此间隔开这样的方式被布置在所述屏蔽环主体的外周上。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环主体可包括屏蔽套筒，所述屏蔽套筒被设置在所述屏蔽环主体的一侧处，并且所述屏蔽套筒可连接到所述输入轴的一端。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽套筒可包括与所述输入轴的一端连接的套筒轴并包括形成为从所述套筒轴的下端沿径向向外延伸的套筒周缘部分。所述套筒周缘部分可包括沿着所述套筒周缘部分的外周边缘形成的一个或更多个凹槽。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环主体包括屏蔽主体。所述屏蔽主体可包括：屏蔽主体环形部(shield body rounder)，所述屏蔽主体环形部连接到所述屏蔽套筒；以及屏蔽主体保持器，所述屏蔽主体保持器连接到所述屏蔽主体环形部以允许所述屏蔽环片容纳地安装在所述屏蔽主体保持器上。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽主体环形部可包括一个或更多个屏蔽主体环形部安置部分以允许所述屏蔽环片的一端安置在所述一个或更多个屏蔽主体环形部安置部分上，并且所述屏蔽主体保持器可包括形成在所述屏蔽主体保持器上的一个或更多个环片贯通开口，所述环片贯通开口的内壁均包括形成在所述内壁上的环片安置部分以安置地支撑所述屏蔽环片的另一端。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环片均可包括：环片主体，所述环片主体被配置在所述屏蔽主体保持器的环片安置部分处以基本上垂直于所述屏蔽环单元的径向方向；以及环片连接部分，所述环片连接部分被配置成从所述环片主体的端部向内延伸并被安置在所述屏蔽主体环形部安置部分中。

在所述扭矩传感器装置中，所述环片连接部分可包括贯穿地形成在所述环片连接部分上的环片连接安装部分。所述屏蔽主体环形部安置部分可包括：安置凹槽，所述安置凹槽形成在所述屏蔽主体环形部安置部分的一侧上以允许所述环片连接部分安置地容纳在所述安置凹槽中；以及安置熔合突起，所述安置熔合突起形成在所述安置凹槽的一侧上以插入到所述环片连接安装部分中。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽主体保持器的环片安置部分可包括环片安置对准引导件，所述环片安置对准引导件在所述环片贯通开口的内侧上倾斜地形成为朝向所述屏蔽主体保持器的中心轴线取向的燕尾结构。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽主体保持器的环片安置部分可包括形成在所述屏蔽主体保持器的环片安置部分的端部处的环片安置止动器，所述环片安置止动器基本上垂直于所述屏蔽主体保持器的旋转轴以支撑所述屏蔽环片的端部。

在所述扭矩传感器装置中，所述环片主体可包括形成在所述环片主体的端部上的环片引导件，并且所述环片安置止动器可包括形成在所述环片安置止动器的一侧上的环片引导件对应件以能与所述环片引导件接合。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环单元可包括屏蔽环上体，所述屏蔽环上体联接到所述屏蔽环主体并被构造成固定地支撑安装在所述屏蔽环主体上的所述屏蔽环片。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环主体可包括设置在所述屏蔽环主体的一侧处的屏蔽套筒，并且所述屏蔽套筒可连接到所述输入轴的一端。所述屏蔽套筒可与所述屏蔽环主体进行嵌件模制，并且所述屏蔽环上体可通过二次模制安装有所述屏蔽环片的所述屏蔽环主体的端部而形成。

为了实现以上目的，在另一方面中，本发明提供了一种扭矩传感器装置，所述扭矩传感器装置被配置在输入轴与输出轴之间并被构造成通过所述输入轴与所述输出轴之间的相对旋转位移来检测所述输入轴与所述输出轴之间的扭矩，所述扭矩传感器装置包括：壳体，所述壳体被构造成容纳所述输入轴的端部和所述输出轴的端部并被固定到适当位置以能够执行相对于所述输入轴和所述输出轴的相对旋转：磁体单元，所述磁体单元被容纳在所述壳体中并包括磁体环，所述磁体环连接到所述输入轴和所述输出轴中的一者的一端以可旋转地容纳在所述壳体中；收集器单元，所述收集器单元以配置在所述磁体单元的外侧处这样的方式固定到所述壳体的适当位置，并被构造成聚集从所述磁体单元生成的磁场；感测单元，所述感测单元包括配置在所述收集器单元的外周处的扭矩传感器并被构造成检测由所述收集器单元聚集的所述磁场；以及屏蔽环单元，所述屏蔽环单元以连接到所述输入轴和所述输出轴中的另一者的一端这样的方式插置在所述收集器单元与所述磁体单元之间，并被构造成借助所述输入轴与所述输出轴之间的相对旋转使由所述收集器单元聚集的来自所述磁体单元的所述磁场变化，其中，所述感测单元进一步包括角度传感器模块，所述角度传感器模块被构造成与所述屏蔽环单元的旋转协作地检测所述输出轴处的旋转位移，其中所述角度传感器模块包括：角度传感器，所述角度传感器被配置成固定到所述壳体的适当位置；角形磁体，所述角形磁体以可相对旋转的方式被配置在所述角度传感器处；角转子，所述角形磁体被固定地安装在所述角转子上；以及主体上斜齿轮，所述主体上斜齿轮被配置在所述屏蔽环单元上与所述角转子进行齿啮合。

在所述扭矩传感器装置中，所述角度传感器模块可包括角保持器，所述角保持器被配置在所述壳体处并被构造成引导并支撑所述角转子的旋转，并且所述角保持器的一侧可打开以允许所述角转子可旋转地容纳在所述角保持器中。

在所述扭矩传感器装置中，所述角转子可包括：转子主体，所述角形磁体被安装在所述转子主体上；转子齿轮，所述转子齿轮被配置在所述转子的外周边缘上并与所述主体上斜齿轮齿啮合；以及转子引导件，所述转子引导件在所述转子主体的旋转轴的纵向方向上从所述转子主体突出地形成。

在所述扭矩传感器装置中，所述角保持器可包括：角保持器容纳部分，所述角保持器容纳部分形成为能容纳所述转子齿轮而在所述转子主体旋转时没有任何干扰的空间；角保持器引导件，所述角保持器引导件被构造成以可相对旋转和可表面接触的方式支撑所述转子引导件以对应于所述转子引导件；弹性容纳部分，所述弹性容纳部分被配置在所述角保持器的打开一侧的相反侧处；以及角保持器弹性部分，所述角保持器弹性部分在一端处被所述弹性容纳部分容纳地支撑且在另一端处被所述壳体支撑以向所述角保持器提供弹性支撑力。

在所述扭矩传感器装置中，所述角形磁体和所述角度传感器各自的数量均被设置成至少两个。

在所述扭矩传感器装置中，所述角保持器引导件和所述转子引导件可被配置成以在所述转子主体的旋转轴的纵向方向上形成一对这样的方式对应于彼此。

在所述扭矩传感器装置中，由所述角保持器引导件和所述转子引导件形成的所述一对可具有彼此不同的尺寸。

在所述扭矩传感器装置中，所述角保持器引导件和所述转子引导件可包括对应于彼此的倾斜面，并且所述倾斜面的法线可朝向所述角转子的所述旋转轴的中心彼此交叉。

在所述扭矩传感器装置中，所述角转子可包括：转子主体，所述角形磁体被安装在所述转子主体上；转子齿轮，所述转子齿轮被配置在所述转子的所述外周边缘上并与所述主体上斜齿轮进行齿啮合；以及转子引导件，所述转子引导件在所述转子主体的旋转轴的纵向方向上从所述转子主体突出地形成，并且其中所述转子主体包括转子主体容纳部分，所述转子主体容纳部分被构造成容纳所述角形磁体并包括转子主体容纳部分止动器以防止所述角形磁体从所述转子主体脱开。

为了实现以上目的，在再一方面中，本发明提供了一种扭矩传感器装置，所述扭矩传感器装置包括：感测单元，所述感测单元包括构造成检测因磁体单元的旋转而生成的磁场的变化的扭矩传感器，所述磁体单元被容纳在壳体中并包括磁体环，所述磁体环连接到输入轴和输出轴中的一者的一端以可旋转地容纳在所述壳体中；以及屏蔽环单元，所述屏蔽环单元在所述磁体环与所述扭矩传感器之间可旋转地连接到所述输入轴和所述输出轴中的另一者的一端，并被构造成使来自所述磁体单元的所述磁场的路径变化，其中所述屏蔽环单元包括：屏蔽环主体，所述屏蔽环主体被配置在收集器单元的内侧并被构造成以可相对旋转的方式将所述磁体单元容纳在所述屏蔽环主体中；以及一个或更多个屏蔽环片，所述一个或更多个屏蔽环片以预定的间隔彼此间隔开这样的方式被布置在所述屏蔽环主体的外周上，并且其中所述屏蔽环片是平坦片。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环主体可包括屏蔽套筒，所述屏蔽套筒被设置在所述屏蔽环主体的一侧处以连接到所述输入轴的一端。所述屏蔽环主体可包括屏蔽主体，其中所述屏蔽主体可包括：屏蔽主体环形部，所述屏蔽主体环形部连接到所述屏蔽套筒；以及屏蔽主体保持器，所述屏蔽主体保持器连接到所述屏蔽主体环形部以允许所述屏蔽环片容纳地安装在所述屏蔽主体保持器上。所述屏蔽主体环形部可包括一个或更多个屏蔽主体环形部安置部分以允许所述屏蔽环片的一端安置在所述一个或更多个屏蔽主体环形部安置部分上，并且所述屏蔽主体保持器包括形成在所述屏蔽主体保持器上的一个或更多个环片贯通开口，所述环片贯通开口的内壁均包括形成在所述内壁上的环片安置部分以安置地支撑所述屏蔽环片的另一端。所述屏蔽环片均可包括：环片主体，所述环片主体被配置在所述屏蔽主体保持器的环片安置部分处以基本上垂直于所述屏蔽环单元的径向方向；以及环片连接部分，所述环片连接部分被配置成从所述环片主体的端部向内延伸并被安置在所述屏蔽主体环形部安置部分中。所述环片主体可具有无限曲率半径。

在所述扭矩传感器装置中，所述屏蔽环主体可包括：沿径向布置有所述屏蔽环片的屏蔽部分；以及作为限定在两个相邻屏蔽部分之间的空间的非屏蔽部分，使得从所述屏蔽环主体的中心由所述屏蔽部分形成的夹角α和由所述非屏蔽部分形成的夹角β具有不同的值。

在所述扭矩传感器装置中，从本发明的所述屏蔽环主体的中心由所述屏蔽部分形成的夹角α和由所述非屏蔽部分形成的夹角β可满足以下关系：β>α，并且其中由所述屏蔽部分形成的弧长l如下：

其中R是所述屏蔽环主体的半径，并且m是所述屏蔽环片的数量。

有利效果

根据本发明的实施方式的如上文构建的所述扭矩传感器装置具有以下有利效果。

第一，本发明的所述扭矩传感器装置能采取可插入安装结构的多个屏蔽环片，以在需要的时候通过提高可组装性来实现自动化，由此最小化工艺成本和组装误差并实现成本降低。

第二，本发明的所述扭矩传感器装置能通过所述屏蔽环片的优化结构在制造所述屏蔽环片的过程中使废料的生成最小化，由此防止材料浪费并且实现成本降低。

第三，本发明的所述扭矩传感器装置能在插入所述屏蔽环片之后通过热熔合工艺防止所述多个屏蔽环片在后续过程中脱开，由此确保稳定的组装和制造过程。

第四，本发明的所述扭矩传感器装置能在将所述屏蔽环片插入到所述屏蔽环主体中之后通过所述屏蔽环主体的二次模制工艺而实施稳定的安装结构。

第五，本发明的所述扭矩传感器装置能在将所述屏蔽环片插入到所述屏蔽环主体中之后在所述屏蔽环主体的二次模制工艺中形成所述屏蔽环主体期间采取一次模制结构，并且能避免由于非期望的分离和脱开或者组成元件变化而造成缺陷发生和错误操作的可能性且增强耐用周期以在插入所述屏蔽环片之后通过所述屏蔽环主体的二次模制工艺中的二次模制结构来确保产品的可靠性。

第六，本发明的所述扭矩传感器装置能通过容纳所述角度传感器模块的所述角转子的所述角保持器来执行稳定的旋转角度检测功能。

第七，本发明的所述扭矩传感器装置能允许所述转子引导件设置在所述角度传感器模块的所述角转子处并允许所述角保持器引导件设置在所述角保持器处，并且能通过其接触引导功能维持所述角保持器中的所述角转子的稳定旋转状态。

第八，本发明的所述扭矩传感器装置能允许所述转子引导件配置在所述角转子的上部和下部的两侧上，以形成彼此不同的外周结构，使得能防止在翻转和反转的状态下错误组装的可能性。

第九，本发明的所述扭矩传感器装置能允许所述角度传感器和所述角转子均被设置成多个数量，并且能允许设置在多个角转子处的所述转子引导件完全或部分地具有不同的尺寸以形成所述角转子之间的尺寸差异，使得能完全防止所述角保持器中错误组装的可能性。

第十，本发明的所述扭矩传感器装置能提供平坦片结构的屏蔽环片，由此通过灵敏度增强和误差减少来实现性能提高。

第十一，本发明的所述扭矩传感器装置能通过所述屏蔽部分与所述非屏蔽部分之间的弧长或角范围彼此不相等的结构进一步提高相对于输出扭转角度范围的输出灵敏度。

第十二，本发明的所述扭矩传感器装置能排除分离滚压工艺，由此显著地降低制造成本。

附图说明

根据本发明的优选实施方式结合附图的以下详细描述，本发明的以上及其它的目的、特征和优点将是显而易见的，其中：

图1是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的示意性分解立体图；

图2是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的壳体的示意性分解立体图；

图3和图4是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的壳体的部分“A”和“B”的局部放大示意图；

图5是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的壳体的盖引导件和基部引导件的外力抵消状态的示意性局部图；

图6示出了根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的壳体的盖引导件和基部引导件的一个示例的示意性局部状态图；

图7是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体单元的示意性分解立体图；

图8是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体单元的示意性侧视图；

图9是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体保持器轴的示意性立体图；

图10是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环的示意性局部立体图；

图11是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体保持器基部的保持器基部主体配合件的示意性局部剖视图；

图12是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环的磁体保持器安装状态的示意性局部侧视剖视图；

图13是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与磁体保持器之间的压配合状态的示意性俯视平面图；

图14是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与磁体保持器之间的压配合状态的局部放大俯视平面图；

图15是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与磁体保持器之间的压配合状态的局部放大侧视剖视图；

图16和图17是示出插置在根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与磁体盖之间的磁体缓冲器的安装状态的局部放大侧视剖视图；

图18是示出插置在根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与磁体盖之间的磁体缓冲器的另一示例的立体图；

图19是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的示意性分解立体图；

图20是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的局部放大俯视平面图；

图21是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的局部放大侧视剖视图；

图22是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的收集器保持器的修改的示意性局部剖视图；

图23和图24是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的收集器保持器的修改的填隙过程的局部剖视图；

图25是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的收集器单元的收集器保持器的另一修改的示意性局部剖视图；

图26是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的感测单元的角度传感器模块的示意性分解立体图；

图27是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的感测单元的角度传感器模块的角度传感器保持器的示意性局部后视图；

图28是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的感测单元的角度传感器模块的角转子的示意性局部剖视图；

图29是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的角转子的局部放大剖视图；

图30是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的角转子和角保持器的局部放大剖视图；

图31是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环单元的示意性分解立体图；

图32是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽套筒的示意性立体图；

图33是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环主体的示意性立体图；

图34是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环主体的局部放大立体图；

图35是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环主体的修改的局部放大立体图；

图36是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环片的示意性立体图；

图37是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环主体和屏蔽环片的组装状态的示意性立体图；

图38是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环上体的示意性立体图；

图39是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环单元的示意性组装立体图；

图40是示出了在将屏蔽环片与根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置中的屏蔽环主体组装之后的状态以及在将屏蔽环片热熔合到屏蔽环主体之前的状态的示意性立体图；

图41是图40的局部放大立体图；

图42是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环片的示意性立体图；

图43和图44是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的保持器基部主体配合件和磁体环主体配合件的修改的局部剖视图；

图45是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的保持器基部主体配合件之间的位置关系的示意性顶视图；

图46示出了配置在根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的角转子内的角形磁体的布置状态的修改的示意性局部俯视平面图；

图47至图49是示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的转子主体引导件和角形磁体引导件的布置状态的局部俯视图、立体图和俯视平面图；

图50是示意性地示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的转子主体引导件和角形磁体引导件的另一修改的布置状态的局部俯视平面图；

图51是示出角保持器的修改的示意性立体图，角保持器包括根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的角保持器屏蔽部分；

图52至图54是示出沿着图51的线D-D截取的修改的局部剖视图；

图55和图56是示出角保持器的另一修改的示意性立体图和局部剖视图，角保持器包括根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的角保持器屏蔽部分；

图57和图58是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的屏蔽环片的修改的安装状态的立体图和俯视平面图；

图59和图60是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的磁体环与屏蔽环片之间的空气间隙的局部放大俯视平面图和示意图；

图61和图62是示出屏蔽环片的屏蔽部分与屏蔽环片未被布置在根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置中的区域的非屏蔽部分之间的非均匀布置关系的局部放大俯视平面图和输出示图；以及

图63是示出根据本发明的一个实施方式的扭矩传感器装置的具有预定曲率的结构和屏蔽环片的平坦片结构的安装状态的局部俯视平面图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细地描述本发明的扭矩传感器装置10的构造和操作。

本发明的扭矩传感器装置10包括壳体100、磁体单元200、收集器单元300、感测单元400和屏蔽环单元500。本发明的扭矩传感器装置10配置在输入轴2与输出轴3之间并且经由其间的相对旋转位移来检测输入轴2与输出轴3之间的扭矩。

壳体100容纳输入轴2的端部和输出轴3的端部并被固定到适当位置以能够执行相对于输入轴2和输出轴3的相对旋转。

磁体单元200被容纳在壳体中并且包括磁体环220，磁体环220连接到输入轴2的一端以可旋转地容纳在壳体100中。

收集器单元300以配置到磁体单元200的外侧这样的方式固定到壳体的适当位置，并且聚集从磁体单元200产生的磁场。

感测单元400包括配置在收集器单元300的外周处的扭矩传感器410并且检测由收集器单元300聚集的磁场。

屏蔽环单元500以连接到输出轴3的一端这样的方式插置在收集器单元300与磁体单元200之间，并且借助输入轴2与输出轴3之间的相对旋转使由收集器单元300所聚集的、来自磁体单元200的磁场变化。

更具体地，壳体100包括壳体盖110和壳体基部120。壳体盖110与壳体基部120接合以限定用于容纳其它组成元件的内部空间。

壳体盖110配置在输入轴处，并且壳体基部120配置在输出轴3处以面临壳体盖110。

壳体盖110包括形成在其外周处的壳体盖安装部分111，并且壳体基部120包括形成在其外周处的壳体盖安装部分121，以形成相互接合结构。

壳体盖110和壳体基部120分别包括贯通开口113和(未示出的)贯通开口，使得输入轴2和输出轴3以及用于将输入轴2和输出轴3直接互连的扭杆5能贯穿地配置在各贯通开口中。

壳体盖110和壳体基部120分别包括形成在其外侧处的盖延伸部分112和基部延伸部分122，以允许将连接器等配置在其中。

同时，本发明的壳体盖110和壳体基部120可进一步包括自对准功能并且包括用于在相互接合组装期间加强抗冲击性以抵抗外力的组成元件。换句话说，如图2至图5所示，壳体100进一步包括斜坡引导部分115，125。

斜坡引导部分115，125配置在壳体盖110和壳体基部120彼此抵接的端部处。

斜坡引导部分115，125包括盖引导件115和基部引导件125。盖引导件115配置在壳体盖110的端部处以朝向壳体基部120取向，并且基部引导件125配置在壳体基部120的端部处以与盖引导件115对置。

盖引导件115包括倾斜面117，并且基部引导件125包括倾斜面127。倾斜面117和倾斜面127采取彼此抵接以形成表面接触的结构。如图5所示，当外力F施加到壳体100时，使盖引导件115和基部引导件125彼此抵接的倾斜面117和127相对于从壳体的中心(即，图纸上的水平线)沿径向取向的片段形成预定角度θ。传递到倾斜面117和127的外力F形成为Fsinθ，使得针对倾斜面117和127的接触面积的压力分布效果能实现，从而外力能经由三角形斜坡结构的斜坡引导部分115，125进行分布以加强对非期望外力(即，冲击)的抗冲击性。

斜坡引导部分115，125可形成这样的结构，即其配置成多个数量以形成多对，使得盖引导件115和基部引导件125能彼此接合以彼此对置。

虽然由于外力的均匀压力分布而从侧面发生外部冲击，但是稳定的抗冲击性能通过斜坡引导部分115，125的圆周上的多个布置来保证。另外，自对准功能可经由倾斜面结构执行，以稳定地进行引导组装位置的功能。

在这种情况下，多个斜坡引导部分115，125可都形成相同的结构，但在一些情况下，斜坡引导部分115，125可采取不同的结构，例如，形成在至少两个斜坡引导部分处的倾斜面(即，两对盖引导件115和基部引导件125)从壳体100的中心彼此不同地交叉的结构。换句话说，如图6(a)至6(d)所示，斜坡引导部分可采取这样的结构，即其中倾斜面以不同的方式形成或者竖直或水平接触部的布置位置彼此不同地形成。像这样，至少两对盖引导件和基部引导件可形成彼此不同的结构以避免错误组装的风险。

磁体单元200(参见图7)被容纳在壳体100中并且包括磁体环220，磁体环220连接到输入轴2的一端以可旋转地容纳在上述壳体100中。磁体单元200包括磁体保持器210、一对磁体环220、磁体盖230和磁体缓冲器240。

磁体保持器210在其一端处连接到输入轴2，磁体环220被配置成彼此间隔开并将磁体保持器210插置在其间，磁体盖230形成为使得磁体环220被配置在磁体盖230与磁体保持器210之间以连接到磁体保持器210。磁体缓冲器240被配置在磁体盖230与磁体环220之间以执行磁体盖230与磁体环220之间的缓冲器功能。

磁体保持器210包括磁体保持器轴2110和磁体保持器基部2120。磁体保持器轴2110在其一端处连接到输入轴2。磁体保持器轴2110至少在连接到输入轴2的部分处具有柱形结构。磁体保持器基部2120被配置在磁体保持器轴2110的另一端处，并且磁体环220被配置在磁体保持器基部2120的两侧处。

在该实施方式中，磁体保持器轴2110可由诸如奥氏体不锈钢的材料制成，以便保证刚性来维持与输入轴2的稳定连接状态，但能在保证预定刚性的范围内选择各种材料。磁体保持器轴2110包括保持器轴主体2111和保持器轴基部2113。保持器轴主体2111形成为柱形中空结构，该柱形中空结构具有形成在其中心处的贯通开口2112以允许保持器轴主体2111经由贯通开口2112连接到输入轴2并且允许扭杆5等从中穿过。保持器轴基部2113形成在保持器轴主体2111的另一端处以沿径向延伸。

在这种情况下，保持器轴基部2113包括多个凹槽2114，多个凹槽2114形成在其外周面上，使得能通过保持器轴基部2113与磁体保持器基部2120之间的接合防止它们之间的相对旋转。

磁体环220包括环类型磁体。在该实施方式中，磁体环220形成为多极磁化结构，例如，在圆周方向上按照N、S、N、S...的顺序将极性交替地布置的结构的磁体。在该实施方式中，磁体环220包括磁体上环2210和磁体下环2220。这些磁体上环能以各种方式修改，诸如采取形成彼此相同的结构，使得这些磁体上环在其安装期间翻转，由此降低制造成本。

磁体上环2210和磁体下环2220分别包括磁体上环主体2211和磁体下环主体2221。磁体上环主体2211被配置成朝向输入轴取向，并且磁体下环主体2221被配置成朝向输出轴取向。

磁体环220包括形成在其内周面上的磁体环主体配合件2213，2223。磁体上环2210和磁体下环2220分别包括形成在其上的磁体上环主体配合件2213和磁体下环主体配合件2223。磁体上环和磁体下环可按彼此相同的方式制造并且在其安装期间翻转以采取上/下结构。磁体上环主体配合件2213和磁体下环主体配合件2223分别被配置在磁体上环和磁体下环的内周面的各端部的一侧处。凭借该结构，避免了不必要的材料浪费并且使不必要的磁通量变化最小化。在翻转和反转的状态下分别将相同元件安装在输入轴和输出轴处的情况下，磁体环可采取使对其它组成元件的干扰最小化的结构。

磁体上环主体配合件和磁体下环主体配合件均可由凹槽结构形成，但在该实施方式中形成为突出结构，并且能在形成磁体环与磁体保持器之间的接合的范围内以各种方式构造。

磁体盖230形成为使得磁体环220被配置在磁体盖230与磁体保持器210之间以连接到磁体保持器210。磁体盖230包括磁体上盖2310和磁体下盖2320。磁体上盖2310被配置在输入轴2侧处，并且磁体下盖2320被配置在输出轴3侧处。磁体上盖2310与磁体保持器210的朝向输入轴2取向的一侧接合，并且磁体下盖2320与磁体保持器210的朝向输出轴3取向的一侧接合。

磁体上盖2310包括磁体上盖安置部分2311和磁体上盖主体2313。磁体上盖安置部分2311的直径大于磁体上盖主体2313的直径，并且磁体上盖主体2313在磁体保持器210的轴向方向上具有较长长度。磁体上盖安置部分2311形成磁体上环2210的稳定容纳结构，并且磁体上盖主体2313连接到磁体保持器210。

类似地，磁体下盖2320包括磁体下盖安置部分2321和磁体下盖主体2323。磁体下盖安置部分2321的直径大于磁体下盖主体2323的直径，并且磁体下盖主体2323在磁体保持器210的轴向方向上具有大的长度。磁体下盖安置部分2321形成磁体下环2220的稳定容纳结构，并且磁体下盖主体2323连接到磁体保持器210。

磁体缓冲器240被配置在磁体盖230与磁体环220之间以执行磁体盖230与磁体环220之间的缓冲器功能。磁体缓冲器240被配置在磁体上盖2310与磁体上环2210之间的位置以及磁体下盖2320与磁体下环2220之间的位置中的至少一个位置处。在该实施方式中，磁体缓冲器240被配置在这两个位置处。

磁体缓冲器240包括磁体上缓冲器2410和磁体下缓冲器2420。磁体上缓冲器2410和磁体下缓冲器2420分别被配置在磁体上盖2310与磁体上环2210之间以及磁体下盖2320与磁体下环2220之间。

磁体缓冲器240被配置在磁体盖230与磁体环220的接触表面之间以避免磁体盖230与磁体环220之间的直接接触并且执行缓冲器功能，由此使由于组装过程中磁体盖230与磁体环220之间的紧密抵接对组成元件造成的损坏最小化。组件安装结构形成在磁体盖与磁体保持器之间。在本实施方式中，磁体盖和磁体保持器形成这样的结构，即其中磁体盖和磁体保持器通过超声波熔合过程连接到彼此。具有显著频率的微振动生成在磁体盖与磁体保持器之间，并且在磁体盖与磁体保持器的接触表面之间发生熔合以实现磁体盖与磁体保持器之间的牢固接合。在该过程中，通过相对振动(即，在磁体盖与磁体保持器之间生成的微平移运动)引起的微振动的压缩力或冲击力被直接传递到插置在磁体盖230与磁体保持器210之间的磁体环220。在该过程中，因为裂纹生成或损坏的可能性较高，本发明的磁体单元200包括磁体缓冲器240，并且磁体缓冲器240被插置在磁体环220与磁体盖230之间，使得能避免磁体环220与磁体盖230之间的直接接触，并且能在轴向纵向方向上允许给定的缓冲间隙，由此防止对磁体环220的损坏。

另外，本发明的磁体缓冲器240被插置在磁体盖与磁体环之间，但在一些情况下，可按各种方式修改，诸如采取将磁体缓冲器240另外设置在磁体保持器与磁体环之间的构造。

本发明的磁体缓冲器240可与组装过程中缓冲器的脉冲减少功能一起在操作过程中进行性能维持功能。例如，磁体环220和磁体盖230或磁体保持器210由于不同的材料而具有不同的热膨胀系数。在操作过程中施加一定的热或者在组装过程中传热的情况下，可以使由于因磁体环220与磁体盖230或磁体保持器210之间的热膨胀系数不同使占用空间有差异而造成在实施直接接触结构时可能发生的释放或损坏风险最小化。

包括在本发明的磁体单元200中的磁体缓冲器240能在防止损坏磁体环的范围内选择各种材料。根据本发明的一个实施方式，磁体缓冲器240是硅涂层。换句话说，如图16和图17所示，硅涂层被涂覆在磁体盖230(即，磁体上盖2310)与磁体上环2210之间，然后将压力施加到磁体上盖2310和磁体上环2210使得预定的磁体缓冲器240能形成在磁体上盖2310与磁体上环2210之间。在这种情况下，涂覆的硅形成为耐热硅，使得能防止由于生成热而造成缓冲器功能的劣化。

在该实施方式中，磁体缓冲器240形成为硅涂层，但可形成为由如图18所示的毡纸或非纺织织物材料制成的环型磁体缓冲器。毡纸或非纺织织物的厚度能基于设计规格以各种方式构造，并且粘合剂层可进一步设置在磁体缓冲器的一侧或两侧上。

因此，磁体缓冲器能在通过磁体环220与磁体盖230之间的接触而减少脉冲的范围内选择各种材料。

同时，磁体保持器基部2120包括保持器基部主体2121和保持器基部主体配合件2123；2123-1，2123-2，2123-3，2123-4。保持器基部主体2121连接到磁体保持器轴2110以与磁体保持器轴2110一起一体地旋转。保持器基部主体配合件2123；2123-1，2123-2，2123-3，2123-4形成在保持器基部主体2121的一侧上以能与形成在磁体环220的内周面上的磁体环主体配合件2213，2223接合。

磁体环主体配合件和保持器基部主体配合件形成这样的结构，即其中磁体环主体配合件和保持器基部主体配合件被配置成彼此面临以形成能彼此接合的一对。这一对磁体环主体配合件和保持器基部主体配合件可设置成多个数量。

如上所述，磁体环主体配合件可形成容纳凹槽结构，并且对应的保持器基部主体配合件可形成突出结构；但在本发明的一个实施方式中，磁体环主体配合件采取突出结构，并且保持器基部主体配合件采取容纳凹槽结构。

在保持器基部主体配合件采取容纳凹槽结构的情况下，其可采取实现采取突出结构的磁体环主体配合件的顺畅容纳的结构。也就是说，保持器基部主体配合件2123；2123-1，2123-2，2123-3，2123-4包括容纳凹槽2123a和引导件2123b。容纳凹槽2123a形成为容纳磁体环主体配合件2213，2223的凹陷结构，并且引导件2123b形成在容纳凹槽2123b的外侧处且宽度大于容纳凹槽2123b的宽度。

凭借该结构，能通过磁体环与磁体保持器之间的接合顺畅地执行位置对准，并且能提高可组装性。

保持器基部主体配合件可形成在保持器基部主体2121的两侧上，并且形成在保持器基部主体2121的两侧上的保持器基部主体配合件2123能与分别形成在磁体上环和磁体下环上的磁体上环主体配合件2213和磁体下环主体配合件2223接合。

在这种情况下，分别形成在磁体保持器的磁体保持器基部2120的保持器基部主体2121的两侧上的保持器基部主体配合件2123可采取这样的结构，即其中保持器基部主体配合件2123被对称地配置在保持器基部主体2121的两侧上；或者采取这样的结构，即其中保持器基部主体配合件以夹角配置成具有相对于彼此的某一预设角度θ。在保持器基部主体配合件采取前者结构的情况下，由于组装位置的对称性，组装过程能简化而清晰。

另外，用于顺畅组装的压配合结构能在磁体保持器与磁体环之间安装配合件期间形成。换句话说，形成多对的两个相邻对的磁体环主体配合件2213，2223和保持器基部主体配合件采取中间压配合结构，并且在该实施方式中其余各对(即，磁体环主体配合件2213-3；2213-3，2223-4；2223-4和保持器基部主体配合件2123-3，2123-4)采取松动的压配合结构。

换句话说，如图12至图14所示，在采取中间压配合结构的磁体环主体配合件2213-1；2213-2，2223-1；2223-2与保持器基部主体配合件2123-1，2123-2之间几乎不产生间隙，但在采取松动的压配合结构的磁体环主体配合件2213-3；2213-3，2223-4；2223-4与保持器基部主体配合件2123-3，2123-4之间在每个方向上产生间隙误差xt和yt。能在排除每个方向上的完全限制状态并且允许预定间隙的同时，通过两个点处的中间压配合结构来保证组装位置基准。

同时，磁体单元200可采取这样的结构，即其中磁体保持器和磁体盖借助分离的紧固元件进行组装，但本发明采取通过超声波熔合的接合紧固结构，使得能稳定地维持配置在之间空间中的磁体环和磁体缓冲器。

如上所述，磁体上盖2310的磁体上盖主体2313和磁体下盖2320的磁体下盖主体2323抵接磁体保持器210的磁体保持器基部2120的保持器基部主体2121。

用于超声波熔合的多个熔合突起2315和2325形成在磁体上盖主体2313和磁体下盖主体2323以及保持器基部主体2121的至少一侧处。在该实施方式中，用于超声波熔合的熔合突起形成在磁体上盖主体2313和磁体下盖主体2323处。磁体上盖熔合突起2315和磁体下盖熔合突起2325分别形成在磁体上盖主体2313和磁体下盖主体2323处。在通过磁体盖230与磁体保持器210之间的超声波熔合的超声波微振动期间，磁体盖230和磁体保持器210通过热熔合结合至彼此，使得能在其间形成牢固接合状态并且能防止磁体环的位置变动。

本发明的收集器单元300被固定到壳体100的适当位置并被配置在磁体单元200的外侧处，以聚集来自磁体单元200的磁场。本发明的收集器单元300包括收集器保持器310和收集器320。

收集器保持器被固定到壳体100的适当位置，并且收集器320被固定到收集器保持器310的适当位置，使得由配置在收集器单元300内的磁体单元200生成的磁场被传递到配置在收集器单元200附近的感测单元400的扭矩传感器410，并且诸如扭矩传感器410的传感器检测磁通量变化以检测输入轴和输出轴的旋转位移，使得能根据旋转位移的检测来计算扭矩。

本发明的收集器单元300是通过排除收集器320的嵌件模制结构来防止热的结构的收集器单元，不需要分离的紧固元件，能够快速组装，并且在使由于与树脂的释放造成损坏的可能性最小化的同时确保优异的可维护性。

本发明的收集器320采取这样的结构，即其中收集器320分别被配置在收集器保持器310的圆周两端上。两个收集器320分别被配置在收集器保持器310的圆周两端上。收集器320被配置成以预定间隙在磁体单元的旋转轴的纵向方向上彼此间隔开。收集器320形成为预定的环结构并且允许磁体单元200以可相对旋转的方式间隔地容纳在收集器320中。

收集器320包括收集器环3210和收集器端子3220。收集器环3210包括收集器环水平部分3211，3221和收集器环竖直部分3213，3223。收集器环水平部分3211，3221周向地形成在垂直于磁体单元200的旋转轴的纵向方向的平面上，并且收集器环竖直部分3213，3223周向地形成为在磁体单元200的旋转轴的纵向方向上具有预定宽度且连接到收集器环水平部分3211，3221的内端。

收集器端子3220形成为从收集器环3210的收集器环水平部分3211，3221的一侧的端部朝向扭矩传感器410延伸。收集器端子3220可采取这样的结构，其中收集器端子3220形成为预定弯曲结构以使限定在收集器端子与定位在其附近的扭矩传感器410之间的空气间隙最小化。

收集器环320包括形成在其上的收集器环安装部分3215，3225。收集器环安装部分3215，3225连接到收集器保持器310侧。收集器保持器310包括收集器保持器主体311和收集器保持器延伸部分313。收集器保持器延伸部分313可连接到收集器保持器主体311以执行用于固定感测单元400的扭矩传感器410的位置的安装结构功能。收集器保持器主体311包括形成在其上的收集器保持器主体安装部分3111以对应于收集器环安装部分3215，3225。在该实施方式中，收集器保持器主体安装部分3111形成为突出结构，并且收集器环安装部分3215，3225形成为通孔结构。收集器保持器主体311与收集器环320之间的稳定接合结构能经由收集器保持器主体安装部分3111与收集器环安装部分3215，3225之间的接合结构来实施。

既然如此，在通孔结构的收集器环安装部分3215，3225设置成多个数量的情况下，其可具有不同的通孔形状以防止错误组装或者在保证正确位置之后提供组装过程中的间隙。换句话说，多个收集器环安装部分中的一个形成为圆形结构，并且它们中的另一个形成为椭圆结构，以保证最小组装位置，同时预定间隙空间可通过其它收集器环安装部分来设置以实现稳定的组装过程。

另外，收集器保持器主体311包括形成在其上的收集器保持器主体安装台阶3115。收集器保持器主体安装台阶3115形成这样的结构，即其中收集器保持器主体安装台阶3115阶梯状地形成在收集器保持器主体311的一侧上，即，在该实施方式中，形成在收集器保持器主体311的两侧上。收集器保持器主体安装部分3111被配置在收集器保持器主体安装台阶3115的一侧，并且收集器环3210的一部分通过抵靠收集器保持器主体安装台阶3115的一侧而被支撑，使得收集器环3210的至少一部分能间隔开地配置在收集器保持器主体311的一侧上，即，在该实施方式中，配置在收集器保持器主体311的两侧上。

凭借这样的表面接触约束结构，施加到收集器环3210的应力能最小化。换句话说，在该实施方式中，收集器环3210以三点安装方式支撑地安装在收集器保持器310上，并且由附图标记t表示的间隔台阶高度形成在除了收集器保持器主体安装台阶3115使表面接触最小化的点之外的区域处，使得施加到收集器环3210的应力、即因热膨胀率差异而引起的应力、或者因组装过程中螺栓紧固而生成的应力的差异引起的应力能被最小化，以最终恒定地维持聚集功能，从而恒定地维持经过扭矩传感器410的灵敏度。

收集器环安装部分3215，3225的连接结构可通过填隙而形成固定结构。也就是说，如图21所示，收集器环被安装在收集器保持器上，即，收集器环安装部分(3215，3225)插入地装配在收集器保持器主体安装部分3111周围，然后收集器保持器主体安装部分3111经历填隙过程3111-1，使得能实施收集器环3210和收集器保持器310的稳定安装结构，能通过自动化处理甚至相对于多个位置恒定地维持填隙高度h(参见图21)，能避免工作的冗长，能最终缩短工作时间，由此通过常规螺栓或螺钉紧固防止工作速度的降低。

另外，根据本发明的一个实施方式，本发明的收集器保持器主体311可包括收集器保持器主体安装加强部分3113作为较厚部分(其截面大于收集器保持器主体311在收集器保持器主体安装台阶3115的形成收集器保持器主体安装部分3111的下部处的外周的截面)，以加强刚性防止由于收集器保持器与收集器环之间的填隙工作过程的刚性劣化造成的变弯或损坏。此外，收集器保持器主体311可包括多个收集器保持器主体肋315以进一步加强刚性。

同时，出于收集器环在填隙和组装过程中自对准的目的，收集器保持器主体安装部分3111可采取倾斜结构。换句话说，如图23和图24所示，收集器保持器主体安装部分3111形成这样的结构，即其中其外径朝向收集器保持器主体安装台阶3115逐渐增加(DA<DB)，使得预定位置对准能出于填隙的目的在初始插入过程中通过预定自对准而实现。

另外，收集器300可采取除了填隙结构以外的各种结构来安装收集器保持器和收集器环。

如图22至图25所示，收集器保持器主体安装部分3111b，3111d可形成为卡扣配合结构。收集器保持器主体安装部分3111b，3111d具有钩端，并且在其中心处具有钩孔3112b，3112d以实现预定弹性操作。另外，在一些情况下，收集器保持器310可进一步包括这样的结构，即其中收集器保持器主体安装部分3111d具有形成在其外周上的配合肋3114d，以允许收集器环插置在钩端与配合肋之间以使施加到收集器环的应力最小化。

本发明的感测单元400包括扭矩传感器410，扭矩传感器410被配置在收集器单元300的外周处并且检测由收集器单元300聚集的磁场，如上所述。在该实施方式中，扭矩传感器410的数量设置成两个以增强检测性能，并且扭矩传感器410可进一步具有故障保护功能。扭矩传感器410被安装在扭矩传感器基板401上。扭矩传感器410适合地安装在形成于收集器单元300的收集器环3210上的收集器环端子3220上，使得响应于电信号来提取磁场变化，并且能基于所提取的磁场变化来计算输入轴与输出轴之间的扭矩。

扭矩传感器410能根据设计规格以各种方式修改，诸如实施为非接触霍尔传感器(即，霍尔传感器IC)、MR传感器、AMR传感器或GMR传感器。换句话说，扭矩传感器410采取这样的结构，即其中扭矩能基于以下差异来计算：输入轴2与输出轴3之间的相对旋转的差异，以及由于磁体单元200与屏蔽环单元500之间的相对旋转而发生的磁场变化所引起的电信号的差异。

同时，除了扭矩传感器410以外，本发明的感测单元400可进一步包括角度传感器模块420，角度传感器模块420检测旋转位移，即，车辆的方向盘的转向角度。角度传感器模块420包括角度传感器4240、角形磁体4230、角转子4220和主体上斜齿轮。

角度传感器4240能根据设计规格以各种方式修改，诸如实施为非接触霍尔传感器、MR传感器、AMR传感器或GMR传感器。角度传感器4240被配置成固定到壳体100的适当位置。角度传感器4240被安装在角度传感器基板402(参见图19)上。角度传感器基板402被安装成固定到壳体100的壳体基部120的适当位置。扭矩传感器基板401可形成连接结构以建立与角度传感器基板402的电连通。角形磁体4230以可相对旋转的方式被配置在角度传感器4240处，并且角形磁体4230被配置在角转子4220上。

在该实施方式中提供的角度传感器4240、角转子4220和角形磁体4230中的每者的数量为两个，使得当一个传感器中发生误差时，信号能由其它传感器通过灵敏度增强和故障保护功能检测以进行校准和交叉检查。但本发明不限于此。分别形成一对的这些组成元件基本上采取相同的结构，但是尺寸不同，从而将以两个结构中的一个为中心进行描述。

角转子4220包括转子主体4221、转子齿轮4225和转子引导件4227。转子主体4221包括形成在其中的转子主体容纳部分4223，以允许角形磁体4230容纳在转子主体容纳部分4223中。

转子齿轮4225被配置在转子的外周边缘上并且与主体上斜齿轮533进行齿啮合以执行相对旋转，从而通过角形磁体4230的旋转来实现对旋转角度的检测。

转子主体容纳部分4223包括转子主体容纳部分止动器42233，42235。转子主体容纳部分4233，42235形成在容纳部分开口42231的内表面上，以防止角形磁体4230从转子主体4221的非期望脱开。在该实施方式中，角形磁体以插入模制方式形成在转子主体容纳部分中，但在一些情况下，角形磁体能按各种方式修改，诸如采取以直接插入方式穿过转子主体容纳部分止动器的结构。

转子引导件4227在转子主体4221的旋转轴的纵向方向上从转子主体4221突出地形成。转子引导件4227通过与其它组成元件(即，角保持器)的接触而实现转子主体的稳定旋转。

主体上斜齿轮533被设置在屏蔽环单元500的屏蔽环上体530处。例如，能通过检测输出轴3处的旋转位移来检测与车辆的转向轴连接的车轮处的转向角度。

角度传感器模块420可进一步包括角保持器4210，角保持器4210被配置在壳体100处，更具体地，被配置在壳体基部120侧。角保持器4210在其一侧处打开，以允许角转子4220可旋转地容纳在角保持器4210中。更具体地，角保持器4210包括角保持器容纳部分4213、角保持器引导件4211、弹性容纳部分4217和角保持器弹性部分4215。

角保持器容纳部分4213形成为能容纳转子齿轮4225而在使转子主体4221旋转时无任何干扰的空间，并且角保持器引导件4211支撑转子引导件4227，即，以可相对旋转和可表面接触的方式支撑转子主体4221以对应于转子引导件4227；42271，42273。弹性容纳部分4217被配置在与角保持器4210的打开一侧相反的那侧，即，被配置在与容纳角转子4220的一侧相反的那侧；并且角保持器弹性部分4215在一端处被弹性容纳部分4217(参见图27)容纳地支撑且在另一端处被壳体100支撑，以向角保持器4210提供弹性支撑力。

在一些情况下，角保持器4210包括在其纵向方向上形成在其上的可移动引导件4218，其中角保持器4210是可移动的，并且壳体包括形成在其上以对应于可移动引导件4218的可移动引导件对应件(未示出)，从而实现角保持器4210的弹性支撑状态下的稳定运动。

在这种情况下，角保持器引导件4211和转子引导件42271，42273被配置成以在转子主体4221的旋转轴的纵向方向上形成一对这样的方式对应于彼此。换句话说，如图26所示，角保持器引导件和转子引导件中的每者的数量被配置成两个。

凭借该抵接结构，可执行轴颈轴承的功能以允许角转子相对于角保持器形成稳定的旋转引导结构。

同时，在旋转轴的纵向方向上形成彼此间隔开的一对的角保持器引导件和转子引导件可采取彼此不同的结构。也就是说，转子引导件包括转子上引导件42271和转子下引导件42273。角保持器引导件4211包括角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113。角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113在由角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113形成的一对(即，上部和下部)之间具有不同的尺寸，使得能完全防止在翻转和反转的状态下插入地容纳角转子的错误组装状态。

仅以上侧和下侧(即，在该实施方式中为旋转轴的上部和下部)具有不同尺寸的结构为中心进行描述。但在角转子被设置成多个数量的情况下，多个角转子之间的上部和下部中的至少一者可具有不重叠的尺寸，以防止所有角转子都插入地配置在除预设位置之外的位置处。

另外，转子上引导件42271和转子下引导件42273以及角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113可采取加强角转子的稳定旋转的结构。也就是说，角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113可采取这样的结构，即其中角保持器上引导件42111和角保持器下引导件42113包括倾斜面使得由上部和下部形成的倾斜面朝向角转子的中心侧取向，换句话说，倾斜面的法线(即，线I-I和II-II)朝向角转子的旋转轴的中心彼此交叉(Oc)；并且转子上引导件42271和转子下引导件42273还可采取这样的结构，即其中转子上引导件42271和转子下引导件42273包括对应的倾斜面(参见图30)。因此，转子上引导件42271和转子下引导件42273可采取这样的结构，即其中倾斜面的法线朝向旋转轴的中心和“>”形的中心取向以相对于上侧和下侧稳定地容纳角转子。换句话说，能防止在使角转子旋转期间角转子相对于旋转轴的纵向方向的位置变动，以通过形成更稳定操作状态而显著降低错误检测状态的发生可能性。当然，甚至在朝向角转子的旋转轴突出的转子上引导件和转子下引导件的长度可具有不同值的情况下，防止形成上部和下部或一对的角转子的错误组装。凭借该结构，角转子能在角保持器的容纳部分处形成稳定旋转结构。

如上所述，本发明的屏蔽环单元500被配置在收集器单元300与磁体单元200之间，并且连接到输出轴3的一端以借助输入轴2与输出轴3之间的相对旋转使由收集器单元300聚集的来自磁体单元200的磁场变化，以允许感测单元400的扭矩传感器410输出由于磁通量的变化而变化的电信号，使得能检测施加到输入轴和输出轴的扭矩。

本发明的屏蔽环单元500包括屏蔽环主体510和多个屏蔽环片520。屏蔽环主体510被配置在收集器单元300的内侧并且以可相对旋转的方式将磁体单元200容纳在其中。屏蔽环主体510被插置在配置在输入轴侧的磁体单元200与收集器单元300之间，以与输出轴3一起旋转。多个屏蔽环片520以预定的间隔彼此间隔开这样的方式布置在屏蔽环主体510的外周上。

屏蔽环片520由诸如坡莫合金的软磁性材料形成，以执行使磁体单元与收集器单元之间的磁场路径变化的功能，但不限于此。屏蔽环片520能通过冲压或切割带型材料的过程来制造，并且能形成为卷轴型材料以通过某种自动化过程插入地配置在屏蔽主体处。

屏蔽环片520均包括环片主体521和环片连接部分523。环片主体521被配置在屏蔽环主体510(更具体地，是屏蔽主体保持器环片安置部分5135)处，以基本上垂直于屏蔽环单元500的径向方向。环片连接部分523被配置成从环片主体521的端部向内竖直地延伸并且安置在屏蔽主体环形部安置部分51311中。屏蔽环片520均可采取这样的结构，即其中屏蔽环片520形成为单元体以通过弯曲工艺来制造。环片连接部分523包括贯穿地形成在其上的环片连接安装部分525。

环片主体521可包括形成在其端部处的倒角边缘528，以在将环片主体521插入到屏蔽环主体510中的过程中形成稳定而平滑的插入结构。

这种插入地安装屏蔽环片520的方法能通过自动化过程实现材料成本降低和工艺成本降低。另外，屏蔽环片520的形状的简化和优化能使废料等的量最小化以防止不必要地浪费材料，由此实现制造成本的降低。此外，自动组装可以减少工艺误差并且提高良品的产量。

此外，将多个屏蔽环片520插入到屏蔽环主体510中的插入结构能完全防止屏蔽部分区域与非屏蔽部分区域之间明显分离以及暴露非期望区域的可能性，由此避免灵敏度的劣化和故障的问题。换句话说，在形成具有贯通开口的带型屏蔽环作为非屏蔽部分(是具有相同功能的组成元件)来代替作为常规屏蔽环的屏蔽环片，并且带型屏蔽环被嵌件模制到屏蔽环主体中的情况下，由于屏蔽环主体的厚度尺寸限制，不容易恒定而均匀地形成用于带型屏蔽环的模制部的模制厚度，从而引起的缺陷问题在于：甚至对不需要暴露的模制部，屏蔽环也是暴露的。能通过本发明的片式插入结构从根本上防止该缺陷问题。

屏蔽环主体510包括屏蔽套筒511和屏蔽主体513。屏蔽套筒511可由诸如奥氏体不锈钢的材料形成，以保证维持与输出轴3的稳定连接状态的刚性，但用于屏蔽套筒511的各种材料在保证预定刚性的范围内选择。

屏蔽套筒511连接到输入轴2的一端。屏蔽套筒511包括套筒轴5111和套筒周缘部分5113。套筒轴5111连接到输入轴2的一端，并且具有形成在其中心处的贯通开口5112，以允许诸如扭杆的组成元件从中穿过。

套筒周缘部分5113形成为从套筒轴5111的下端沿径向向外延伸。套筒周缘部分5113包括沿着其外周边缘形成的多个凹槽5115，使得能防止与屏蔽主体513的相对旋转。屏蔽环主体可通过屏蔽套筒和屏蔽主体的分离紧固结构而形成，但采取通过嵌件模制将屏蔽套筒与屏蔽主体一体地形成的结构。

屏蔽主体513连接到屏蔽套筒，使得屏蔽环片被安装在屏蔽套筒上。屏蔽主体513包括屏蔽主体环形部5131和屏蔽主体保持器5133。屏蔽主体环形部5131连接到屏蔽套筒，并且屏蔽主体保持器5133连接到屏蔽主体环形部5131，以允许屏蔽环片520容纳地安装在其上。

屏蔽主体环形部5131包括多个屏蔽主体环形部安置部分51311，以允许屏蔽环片520的一端安置在屏蔽主体环形部安置部分51311上。屏蔽主体环形部安置部分51311包括安置凹槽51311a和安置熔合突起5131b。安置凹槽51311a形成在屏蔽主体环形部安置部分51311的一侧上。安置凹槽51311a形成为凹陷结构，使得与屏蔽环片520的环片主体521连接的环片连接部分523能容纳在安置凹槽中。

安置熔合突起51311b形成在安置凹槽51311a的一侧上并且形成为能插入到环片连接安装部分525中的突出结构。在该实施方式中，安置熔合突起51311b贯穿地插入到环片连接安装部分525中，然后通过热熔合挤压使得能防止屏蔽环的脱开。

屏蔽主体保持器5133包括形成在其上的多个环片贯通开口5134。环片贯通开口5134的内壁均包括形成在其上的环片安置部分5135。环片安置部分5135安置地支撑屏蔽环片520的另一端(即，环片主体521)，以在屏蔽主体保持器内形成稳定安装结构。

屏蔽主体保持器环片安置部分5135包括环片安置对准引导件5135a。环片安置对准引导件5135a在环片贯通开口5134的内侧倾斜地形成为燕尾结构，以朝向屏蔽主体保持器5133的中心轴线取向。换句话说，由环片安置对准引导件5135a形成的内宽度的值大于环片贯通开口5134的宽度，以防止环片主体的端部向外侧脱离。

另外，屏蔽主体保持器环片安置部分5135包括环片安置止动器5135b。环片安置止动器5135b采取这样的结构，即其中环片安置止动器5135b形成在屏蔽主体保持器环片安置部分5135的端部处，其基本上垂直于屏蔽主体保持器5133的旋转轴以支撑屏蔽环片的环片主体的端部。

在这种情况下，环片安置止动器5135b包括形成在其一侧上的环片引导件对应件5137，并且环片主体521包括形成在其端部上的环片引导件527，以形成将环片引导件对应件5137和环片引导件527彼此接合的结构。在该实施方式中，环片引导件527采取凹陷结构，并且环片引导件对应件5137采取突出结构，反之亦然。在该实施方式中，环片引导件527和环片引导件对应件5137均被设置成多个数量，但本发明的环片引导件527和环片引导件对应件5137不限于此。

同时，屏蔽环单元500进一步包括屏蔽环上体530。屏蔽环上体530联接到屏蔽环主体510并且固定地支撑安装在屏蔽环主体510上的屏蔽环片520。

屏蔽环上体530包括形成在其中以允许其它组成元件从中穿过的上体贯通开口531，并且包括形成在其外周上的主体上斜齿轮533以与安装有感测单元400的角形磁体4230的角转子4220进行齿啮合。

屏蔽环上体530可通过分离紧固方法来联接，但在该实施方式中，能通过采用二次模制屏蔽环主体(使用嵌件模制技术将屏蔽环片安装在其上)的方法来提供防止组成元件的位置变化的一体结构。

屏蔽主体513通过屏蔽套筒511的一次模制工艺形成以形成屏蔽环主体510，并且通过冲压或切割以及弯曲(参见图32、图33和图36)来制备屏蔽环片520。

此后，将屏蔽环片520插入地安装到屏蔽环主体510(参见图37)。在将屏蔽环片520插入地安装到屏蔽环主体510之后，即，安置熔合突起51311b被配置成穿过屏蔽环片520的环片连接安装部分525，使得环片连接部分523被容纳地安置在屏蔽主体环形部安置部分51311的安置凹槽51311a上，并且屏蔽环片520的环片主体521的另一端由屏蔽环片520的环片安置对准引导件5135a引导并由环片安置止动器5135b支撑以完成防止屏蔽环片的非期望脱开的插入操作。此后，可使安置熔合突起热熔合以牢固地固定屏蔽环片的位置。然后，二次模制屏蔽环主体的一端(即，屏蔽环片的环片连接部分)，使得屏蔽环上体530能形成在屏蔽环主体的一侧处(参见图38和图39)。

同时，在该实施方式中，屏蔽环片采取这样的构造，即其中屏蔽环片具有预定弯曲形状以恒定地维持磁体环与屏蔽环片之间在圆周方向上的间隙，例如，允许屏蔽环片520的环片主体521(参见图52)具有沿着屏蔽环主体的圆周的预定曲率半径，以通过确保均匀性来保证灵敏度和可靠性，但本发明不限于此。

图57至图60示出了根据本发明的一个实施方式的另一修改的屏蔽环片520A。屏蔽环片520A被实施为平坦结构的平坦片。如图57所示，屏蔽环片520A被插置在收集器单元300的收集器320与磁体环2210之间。在该实施方式中，已图示：磁体环2210被磁化成具有总共16个N极和S极，并且布置了总共8个屏蔽环片，但这仅仅是一个示例且不限于此。屏蔽环片的屏蔽环主体从屏蔽环片的屏蔽环主体的中心形成的部分采取具有无限曲率半径(R520＝∞)的结构。

图59和图60示出了平坦片结构的屏蔽环片520A的局部放大俯视平面图以及作为屏蔽环片520A与磁体环2210之间的间隙的空气间隙轮廓的示意图。换句话说，屏蔽环片520A与磁体环2210之间的间隙具有随着其远离屏蔽环片520A的环片主体的中心逐渐增加(a+c>a+b>a)的结构。随着屏蔽环片的数量增加，屏蔽环片与磁体环之间的空气间隙之间的差异减小，即，磁化的磁体环的数量增加而引起对应屏蔽环片的数量增加，使得磁体环的圆周宽度减小。图63(a)和图63(b)示出了安装有平坦片结构的屏蔽环片520A和圆形(曲率)结构的屏蔽环片520的状态。

同时，实施为平坦屏蔽件的屏蔽环片可通过宽度调整而形成灵敏度改进结构。

换句话说，如图61所示，屏蔽环主体510可采取这样的结构，即其中屏蔽环主体510包括：周向地布置有屏蔽环片520A的屏蔽区域，即，使磁场的路径变化的屏蔽部分As；以及作为限定在两个相邻屏蔽部分As之间的空间的非屏蔽区域，即，未周向地布置有屏蔽环片520A以使磁场的路径不变化的非屏蔽部分Ans，使得从屏蔽环主体510的中心由屏蔽部分As形成的夹角α和由非屏蔽部分Ans形成的夹角β具有不同的值部分并且非屏蔽部分彼此不同。

因此，扭转检测区域(即，通过扭转检测实现扭矩测量的线性部分)能通过As<Ans结构的非等效布置进行扩展，但并非屏蔽部分与非屏蔽部分之间的一对一等效布置，或者输出值的宽度(作为相同扭矩测量的扭转检测部分的线性宽度)能增加以提高测量灵敏度。

从本发明的屏蔽环主体510的中心由屏蔽部分As形成的夹角α和由非屏蔽部分Ans形成的夹角β满足以下关系：β>α，并且

其中由屏蔽部分As形成的弧长l如下：

其中R是屏蔽环主体510的半径，并且m是屏蔽环片520A的数量。

在该实施方式中，屏蔽环主体510可采取这样的构造，即其中由屏蔽部分As形成的弧长如下：

使得增加了由感测单元的扭矩传感器检测的输出值以增强通过磁体单元、配置有屏蔽环片的屏蔽环单元和收集器单元的灵敏度。如果由屏蔽部分As形成的弧长太小，则屏蔽环片的功能降低，从而导致灵敏度劣化的问题。从而，屏蔽部分的弧长优选地具有适当的值。

图62示出了平坦片结构的屏蔽环片520a的检测输出信号的示图，并且示出了屏蔽环片520在如图52的以上实施方式中的屏蔽环主体的径向方向上具有预定曲率结构。在形成预定波形的同时输出旋转角度范围的信号输出值。相对于相同的扭转检测范围L，平坦片结构的屏蔽环片的输出范围的值为2S平坦，并且预定曲率结构的屏蔽环片的输出范围的值为2S圆形，建立以下关系：S平坦>S圆形。换句话说，能确认：相对于相同的扭转检测范围，平坦片结构的屏蔽环片520a的灵敏度是优异的。

换句话说，与具有预定曲率结构的屏蔽环片比较，平坦片结构的屏蔽环片的不对称误差能显著地减少。

因此，屏蔽环片能形成为平坦片结构以实现灵敏度和误差的改进，并且同时排除形成曲率的分离滚压工艺，使得降低工艺成本的效果能达成。

如上所述，本发明能在经由非接触型扭矩传感器来检测施加到轴的扭矩的范围内以各种方式修改。本发明能在实现非接触型的扭矩检测(诸如，除了机动车辆的方向盘轴，实施为电动自行车或电动摩托车的扭矩传感器)的范围内以各种方式实施。另外，虽然以在以上实施方式中磁体单元被配置在输入轴侧处并且屏蔽环单元被配置在输出轴处的结构为中心进行描述，但是根据本发明将显而易见的是，可实施逆反的构造。

工业实用性

除了应用于实现非接触型扭矩检测结构的范围内的机动车辆，本发明能应用于执行各种扭矩检测的各种工业领域，诸如自行车、电动马达，等。换句话说，除了经由非接触型扭矩传感器来检测施加到轴的扭矩的范围内的机动车辆的方向盘轴，本发明能利用在各种工业和技术领域中，诸如实施为电动自行车或电动摩托车的扭矩传感器。

虽然已经结合图中图示的示例性实施方式描述了本发明，但是实施方式仅仅是说明性的并且本发明不限于这些实施方式。本领域普通技术人员将认识到，能对实施方式做出各种等同的修改和变型，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的真正技术范围应该由所附权利要求的技术方案限定。