[發明專利]用于扭矩傳感器和/或角度傳感器的換能器組件

在審

• 申請號: 201580068928.6
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN107250731A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 塞達特·森;彼得·克諾爾;朱利安·桑德霍爾策;赫爾諾特·恩斯特松;塞巴斯蒂安·文岑茨
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯普利斯坦股份公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;H01F7/02;G01L3/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王艷江,董敏

技術領域

本發明涉及用于扭矩傳感器和/或角度傳感器的換能器組件，該換能器組件包括管部段狀的磁環，該磁環經由中間元件緊固至承載器套筒，其中，中間元件與磁環經由彼此指向的接合表面一體地結合至彼此，并且該中間元件至少在接合表面的區域中由塑料形成。

背景技術

在機動車輛的動力助力轉向系統中，檢測到由駕駛員通過方向盤引入到轉向軸中的轉向扭矩，并且以此獲得的輔助扭矩被施加到轉向系統中。通過測量轉向軸的由扭力桿聯接的兩個部段之間的相對旋轉角度、即與扭矩有關的扭轉來確定扭矩。相對旋轉角度可以借助于磁傳感器的旋轉角度來檢測，其中，轉向軸的一個部段上布置有一開始所提及類型的換能器元件，并該換能器元件旋轉地固定至同軸的磁環，并且轉向軸的另一部段上布置有磁場感測裝置，該磁場感測裝置在所述磁環進行相對扭轉期間檢測磁場的變化，并將磁場的變化作為控制變量轉送至動力輔助系統。此外，轉向角度的總的大小可以通過估計磁環相對于固定車身的磁場的變化來確定。

在現有技術中，從DE 10 2008 047 466 A1已知呈磁體組件形式的換能器組件。轉向軸借助于管部段狀的承載器套筒來緊固，該管部段狀的承載器套筒以旋轉地固定的方式布置并布置成與同樣是管部段狀的磁環同軸。為了防止例如在通常由金屬制成的承載器套筒的溫度變化期間機械應力施加在磁環上，在承載器套筒與磁環之間布置有中間元件，使得磁環僅機械地聯接至中間元件并且與承載器套筒斷開聯接。提出了在注射模制過程中將磁環和由塑料制成的中間元件一起鑄造，使得磁環與由塑料制成的中間元件借助于互相嚙合或根切的幾何形狀而以形狀配合和/或一體地結合的方式連接。

盡管在注射模制過程中通過將磁環插入到注射鑄模中的連接是可靠的，但在制造技術方面是復雜且不靈活的。現有技術的這種過程是由于通常用于磁環的鐵磁燒結材料相對較脆并且因此對機械應力敏感的事實引起的。考慮到燒結材料在與塑料制中間元件的連接方面的材料性能，需要在磁環上的接合表面——上述互相嚙合或根切的幾何形狀——中額外地設置形狀配合元件，所述形狀配合元件帶來大量的磁環制造費用。

從EP 1 123 794 B1已知的是，將磁環設計為呈高度填充有磁粉的塑料部的形式的結合塑料的磁體。以這種方式實現的磁體的更大的機械加載能力應當用于與中間元件的力傳遞連接和/或形狀配合連接，該中間元件以已知方式連接至承載器套筒。像上述DE 10 2008 047 466 A1中那樣，同樣必須實現形狀配合元件，從而導致對應的更高的制造費用和組裝費用。

現有技術中已知的磁換能器組件的缺點在于實現這些磁換能器組件需要高成本的制造過程和組裝過程。

鑒于上述問題，本發明的問題在于指出一種更容易制造及組裝以及具有高可靠性的換能器組件。

發明內容

為了解決上述問題，根據本發明提出了磁環形成為由填充有磁性顆粒的塑料材料制成的結合塑料的磁體，該結合塑料的磁體一體地結合至中間元件的塑料。

根據本發明的換能器元件的磁環包括復合材料，其中，鐵磁性磁粉、優選地硬鐵素體或稀土磁粉嵌入在塑料基質中。磁性能由可磁化材料和填充度來確定，填充度給出了磁粉相對于塑料基質的塑料材料的重量百分率。由于磁性顆粒粘附地且粘結地結合在塑料基質中，因此產生了磁環的有利性能，即產生了更高的機械穩定性和熱穩定性以及斷裂強度。如在現有技術中所述的那樣，這種情況用于磁環的形狀配合固定以及力傳遞固定。

本發明首次通過在彼此指向、即靠著彼此的磁環的接合表面與中間元件的接合表面之間產生代替形狀配合連接或力傳遞連接的耐用的一體地結合式連接而使磁環在中間元件上的先前高成本的布置大大地簡化。與現有技術相比，在現有技術中，需要高成本的組合接合技術來遵守針對將磁環固定在承載器套筒上的規定的安全標準，根據本發明，通過一體地結合可以獲得特別牢固、永久堅固且可靠的連接。

本發明的特殊益處基于以下事實：在兩個接合件至少在其接合表面的區域中包括能夠兼容、即盡可能最適合的材料以用于一體地結合式連接的情況下，堅固的一體地結合式連接才可能以足夠耐用的方式實現，此處，所述兩個接合件為磁環和中間元件。這由于磁環的塑料基質和制成中間元件的塑料選自在限定了一體地結合式連接的強度的參數方面彼此能夠兼容的塑料材料而在本發明中是可以實現的，所述參數為例如材料特定的粘合行為的強度、以及表面織構等。具體地，為了實現本發明，嵌入有磁性材料的塑料基質與制成中間元件的塑料適當地匹配。