用于扭矩传感器的下转子组件的制作方法

1.本公开涉及用于扭矩传感器的下转子组件(lower rotor assemblies)，更具体地，涉及车辆的电动助力转向(electric power steering，eps)系统中的用于扭矩传感器的下转子组件。


背景技术：

2.电动助力转向(eps)系统用于补充车辆的操作者施加到车辆方向盘的转向扭矩输入(steering torque input，转向力矩输入)。eps系统具有控制器(例如电子控制单元)，该控制器基于转向扭矩输入、方向盘位置和车辆速度来计算所需的辅助力。eps系统还具有电马达(electric motor，电机)，该电马达使用计算出的辅助力来旋转转向齿轮，以控制车辆转向操作，从而为操作者提供更好的转向体验。
3.组装下转子组件的传统方法要求在将探头壳体总成(probe housing assembly，pha)和下转子压到eps系统中的下辅助轴的轴肩之前，将pha插入下转子中。pha可以包括塑料构件和耦接(couple)到该塑料构件的印刷电路板(pcb)。当pha和下转子被定位在下辅助轴的轴肩处时，可以使用螺钉或类似物将pha安装到eps系统的辅助壳体上，以便将下转子固定到辅助壳体上。
4.然而，这种方法有若干个缺点。首先，需要在将下转子压到下辅助轴的轴肩上之前将pha插入下转子中。其次，在将pha插入下转子中之后，将pha和下转子一起压到下辅助轴的轴肩。这一过程要求使用额外的工具将pha保持到位，使得很难将集成控制器电路卡组件(controller circuit card assembly，cca)与辅助壳体夹紧。第三，由于pha在下转子被压到下辅助轴的轴肩之前插入下转子中，pha与下转子之间的气隙(air gap)可能难以控制，pha的压力负载也可能难以检测。因此，需要改进组装下转子组件的方法。


技术实现要素：

5.根据一个实施例，公开了一种用于扭矩传感器的下转子组件。下转子组件可以包括下转子包覆模制件(over-mold)，其包括从其上表面延伸的至少一个热铆合(heat staking，热熔接、热压、热熔焊)结构。下转子组件还可以包括下定子，该下定子与下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件。下转子组件还可以包括上定子，该上定子包括至少一个接收(receiving)结构，其中，当将上定子耦接到下定子时，每个接收结构接收下转子包覆模制件的相应的热铆合结构。
6.根据另一实施例，公开了一种用于扭矩传感器的下转子组件。下转子组件可以包括下转子包覆模制件，其包括从其上表面延伸的至少一个第一热铆合结构和从其上表面延伸的至少一个第二热铆合结构。下转子组件还可以包括下定子，该下定子与下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件。下转子组件还可以包括上定子。上定子还可以包括至少一个第一接收结构，其中，当将上定子耦接到下定子时，每个第一接收结构接收下转子包覆模制件的相应的第一热铆合结构。上定子还可以包括至少一个第二接收结构，其中，当将上定
子耦接到下定子时，每个第二接收结构接收下转子包覆模制件的相应的第二热铆合结构。
7.根据又一实施例，公开了一种组装电动助力转向(eps)系统的用于扭矩传感器的下转子组件的方法。该方法可以包括将下转子包覆模制件和与其一体形成的下定子一起压到eps系统的下辅助轴的轴肩。下转子包覆模制件可以包括从其上表面延伸的至少一个第一热铆合结构。该方法还可以包括当下定子和下转子包覆模制件被定位在eps系统的下辅助轴的轴肩处时，将探头壳体组件(pha)放置到下定子的表面上。该方法还可以包括将pha安装到eps系统的辅助壳体上。该方法还可以包括将上定子耦接到下定子上。上定子可以包括至少一个第一接收结构，其中，当将上定子耦接到下定子时，每个第一接收结构接收下转子包覆模制件的相应的第一热铆合结构。该方法还可以包括加热下转子包覆模制件的至少一个第一热铆合结构，以将上定子与下转子包覆模制件接合(join)。该方法还可以包括冷却下转子包覆模制件、下定子和上定子，从而实现(result in)下转子组件的组装。
附图说明
8.图1描绘了根据本公开的一个或多个实施例的车辆的电动助力转向(eps)系统的示意图。
9.图2示出了根据本公开的第一实施例的用于扭矩传感器的下转子组件。
10.图3示出了根据本公开的第二实施例的用于扭矩传感器的下转子组件。
11.图4描绘了与组装根据本公开的第一实施例的用于扭矩传感器的下转子组件的方法相关的步骤。
12.图5描绘了与组装根据本公开的第二实施例的用于扭矩传感器的下转子组件的方法相关的步骤。
具体实施方式
13.本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，而其他实施例可以采取各种各样的替代形式。这些附图不一定是按比例绘制的；某些特征可能被夸大或最小化，以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应被解释为教导本领域技术人员以各种方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图图示和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中图示的特征相结合，以产生未明确图示或描述的实施例。所示特征的结合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现，可能期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
14.本公开的方案涉及下转子组件，更具体地，涉及车辆的电动助力转向(eps)系统中的用于扭矩传感器的下转子组件。图1描绘了根据本公开的一个或多个实施例的车辆的电动助力转向(eps)系统的示意图。如图1所示，eps系统10可以包括转向机构12、组装到转向机构12上的马达14以及与转向机构12和马达14进行电子通信的电子控制单元(ecu)16。
15.具体而言，转向机构12可以包括连接至eps系统的转向轴20的方向盘18。车辆的操作者可通过操纵方向盘18(即，通过向方向盘18施加转向扭矩输入)来控制车辆的方向。转向机构12还可以包括设置在转向轴20上的转向角度传感器22，该转向角度传感器被配置为在操作者操纵方向盘18时检测方向盘18的旋转角度。转向机构12还可以包括设置在转向轴
20上的扭矩传感器24，该扭矩传感器被配置为检测由车辆的操作者施加到方向盘18上的转向扭矩输入。转向机构12还可以包括设置在转向轴20上的减速齿轮26，该减速齿轮被配置为降低转向轴20的旋转速度(即，降低需要操作者提供的转向扭矩输入)。
16.参考图1，马达14可以组装到转向机构12的减速齿轮26上。马达14可以使用辅助力来旋转减速齿轮26，该辅助力减少了需要操作者提供的转向扭矩输入，以辅助转向操纵所需的手动转向力(manual steering effort)。
17.此外，如图1所示，ecu 16可以与转向机构12进行电子通信。因此，ecu 16可以从转向机构12接收数据。具体而言，ecu 16可以从转向角度传感器22接收关于方向盘18的旋转角度的数据，并且还可以从扭矩传感器24接收由操作者提供的关于转向扭矩输入的数据。此外，ecu 16可以与车速传感器28进行电子通信，该车速传感器在车辆运行时检测车辆的速度。因此，ecu 16可以从车速传感器28接收关于车辆的速度的数据。基于从转向角度传感器22、扭矩传感器24和车速传感器28接收到的所有数据，ecu 16随后可以计算出施加到减速齿轮26上的辅助力，以减少需要操作者提供的转向扭矩输入。
18.虽然图示的实施例示出了柱式电动助力转向(column electric power steering，ceps)系统，其中向柱结构的一部分提供机电辅助，但应理解的是，本文所公开的实施例可以适用于齿条式电动助力转向(rack electric power steering，reps)系统，其中向转向齿条提供机电辅助。此外，本文所公开的实施例可以与线控转向系统或在转向输入与转向输出之间具有机械连接的系统一起使用。
19.图2示出了根据本公开的第一实施例的用于扭矩传感器的下转子组件。扭矩传感器可以是如图1所述的扭矩传感器，其可以用于车辆的eps系统中，以检测车辆的操作者对方向盘的转向扭矩输入。参考图2，下转子组件40包括下转子包覆模制件42和与该下转子包覆模制件42一体形成的下定子44。下定子44可以与下转子包覆模制件42一体形成为单个整体部件。下转子包覆模制件42可以包括从下转子包覆模制件42的上表面延伸的至少一个热铆合结构46。热铆合结构46可以是热铆合肋(rib)或热铆合柱(post)。热铆合结构46可以由塑料形成。
20.如图2所示，下转子组件40还可以包括独立于(即，结构上分离的部件)下定子44的上定子48。上定子48可以被组装到下定子44上。具体而言，上定子48可以包括至少一个接收结构50，其中，当上定子48与下定子44耦接时，每个接收结构接收下转子包覆模制件42的相应的热铆合结构46。
21.在将上定子48耦接到下定子44之后，可以采用热铆合工艺将上定子48固定(例如安装)到下定子44。当给下转子包覆模制件42的至少一个热铆合结构46加热时，至少一个热铆合结构46可以改变形状，从而使上定子48与下转子包覆模制件42接合，从而与下定子44接合。
22.图3示出了根据本公开的第二实施例的用于扭矩传感器的下转子组件。扭矩传感器可以是如图1所述的扭矩传感器，其可以用于车辆的eps系统中，以检测车辆的操作者对方向盘的转向扭矩输入。参考图3，下转子组件60包括下转子包覆模制件62和与该下转子包覆模制件62一体形成的下定子64。下定子64可以与下转子包覆模制件62一体形成为单个整体部件。下转子包覆模制件62可以包括从下转子包覆模制件62的上表面延伸的至少一个第一热铆合结构66。第一热铆合结构66可以是热铆合肋。第一热铆合结构66可以由塑料形成。
下转子包覆模制件62还可以包括从下转子包覆模制件62的上表面延伸的至少一个第二热铆合结构68。第二热铆合结构68可以是不同于第一热铆合结构66的热铆合柱。第二热铆合结构68可以由塑料形成。至少一个第一热铆合结构66和第二热铆合结构68可以以交替的方式定位在下转子包覆模制件62的上表面上。
23.如图3所示，下转子组件60还可以包括独立于(即，结构上分离的部件)下定子64的上定子70。上定子70可以被组装到下定子64上。具体而言，上定子70可以包括至少一个第一接收结构72，其中，当将上定子70耦接到下定子64时，每个第一接收结构接收下转子包覆模制件62的相应的第一热铆合结构66。此外，上定子70还可以包括至少一个第二接收结构74，其中，当将上定子70耦接到下定子64时，每个第二接收结构接收下转子包覆模制件62的相应的第二热铆合结构68。第二接收结构74可以是由上定子70限定的通孔。
24.在将上定子70耦接到下定子64之后，可以使用热铆合工艺将上定子70固定(例如安装)到下定子64。当给下转子包覆模制件62的至少一个第一热铆合结构66和第二热铆合结构68加热时，至少一个第一热铆合结构66和第二热铆合结构68可以改变形状，从而将上定子70与下转子包覆模制件62接合，从而与下定子64接合。
25.图4描绘了与组装根据本公开的第一实施例的用于扭矩传感器的下转子组件的方法相关的步骤。扭矩传感器可以是如图1所述的扭矩传感器，其可以用于车辆的eps系统中，以检测车辆的操作者对方向盘的转向扭矩输入。
26.在阶段120，方法100可以包括将下转子包覆模制件122和与其一体形成的下定子124一起压到eps系统的下辅助轴126的轴肩。下定子124可以与下转子包覆模制件122一体形成为单个整体部件。下转子包覆模制件122可以包括从下转子包覆模制件122的上表面延伸的至少一个热铆合结构128。热铆合结构128可以是热铆合肋或热铆合柱。热铆合结构128可以由塑料形成。然后，方法100可以包括当下定子124和下转子包覆模制件122被定位在eps系统的下辅助轴126的轴肩处时，将探头壳体组件(pha)130放置到下定子124的表面上。pha 130可以包括塑料构件132，该塑料构件可安装至eps系统的辅助壳体134。pha130还可以包括耦接到塑料构件132的印刷电路板(pcb)136。然后，方法100可以包括将pha 130安装到eps系统的辅助壳体134。在一些实施例中，可以使用螺钉或类似物将pha130安装到辅助壳体134。
27.在阶段140，方法100可以包括将上定子142耦接到下定子124上。上定子142可以包括至少一个接收结构144，其中，当将上定子142耦接到下定子124时，每个接收结构接收下转子包覆模制件122的相应的热铆合结构128。
28.在阶段160，方法100可以包括加热下转子包覆模制件122的至少一个热铆合结构128。在加热时，至少一个热铆合结构128可以改变形状，从而将上定子142与下转子包覆模制件122接合，从而与下定子124接合。方法100还可以包括冷却下转子包覆模制件122、下定子124和上定子142，从而实现下转子组件的组装。
29.图5描绘了与组装根据本公开的第二实施例的用于扭矩传感器的下转子组件的方法相关的步骤。扭矩传感器可以是如图1所述的扭矩传感器，其可以用于车辆的eps系统中，以检测车辆的操作者对方向盘的转向扭矩输入。
30.在阶段220，方法200可以包括将下转子包覆模制件222和与其一体形成的下定子224一起压到eps系统的下辅助轴226的轴肩。下定子224可以与下转子包覆模制件222一体
形成为单个整体部件。下转子包覆模制件222可以包括从下转子包覆模制件222的上表面延伸的至少一个第一热铆合结构228。第一热铆合结构228可以是热铆合肋。第一热铆合结构228可以由塑料形成。下转子包覆模制件222还可以包括从下转子包覆模制件222的上表面延伸的至少一个第二热铆合结构230。第二热铆合结构230可以是不同于第一热铆合结构228的热铆合柱。第二热铆合结构230可以由塑料形成。至少一个第一热铆合结构228和第二热铆合结构230可以以交替的方式定位在下转子包覆模制件222的上表面上。然后，方法200可以包括当下定子224和下转子包覆模制件222被定位在eps系统的下辅助轴226的轴肩处时，将探头壳体组件(pha)232放置到下定子224的表面上。pha232可以包括塑料构件234，该塑料构件可安装至eps系统的辅助壳体236。pha 232还可以包括耦接到塑料构件234的印刷电路板(pcb)238。然后，方法200可以包括将pha232安装到eps系统的辅助壳体236。在一些实施例中，可以使用螺钉或类似物将pha 232安装到辅助壳体236。
31.在阶段240，该方法可以包括将上定子242耦接到下定子224上。上定子242可以包括至少一个第一接收结构244，其中，当将上定子242耦接到下定子224时，每个第一接收结构接收下转子包覆模制件222的相应的第一热铆合结构228。上定子242还可以包括至少一个第二接收结构246，其中，当将上定子242耦接到下定子224时，每个第二接收结构接收下转子包覆模制件222的相应的第二热铆合结构230。第二接收结构246可以是由上定子242限定的通孔。
32.在阶段260，方法200可以包括加热下转子包覆模制件222的至少一个第一热铆合结构228和第二热铆合结构230。在加热时，至少一个第一热铆合结构228和第二热铆合结构230可以改变形状，从而将上定子242与下转子包覆模制件222接合，从而与下定子224接合。方法200还可以包括冷却下转子包覆模制件222、下定子224和上定子242，从而实现下转子组件的组装。
33.鉴于图4和图5，因为pha(图4中的130或图5中的232)在下定子和下转子包覆模制件被压到eps系统的下辅助轴的轴肩之后被放置到下定子上，所以pha与下转子之间的气隙容易测量，pha的压力负载也容易被检测到。
34.尽管本文所述的一个或多个实施例采用了热铆合工艺来组装下转子组件，但可以预期的是，可以使用本领域技术人员已知的其他方法来组装下转子组件。
35.虽然上面描述了示例性实施例，但这些实施例并不旨在描述权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应当理解的是，可以在不脱离本公开的构思(spirit)和范围的情况下进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以结合以形成可能没有明确描述或图示的本公开的其他实施例。虽然各种实施例可以被描述为相对于其他实施例或现有技术实施方式在一个或多个期望特征方面提供优势或作为优选，但本领域的普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性可以被妥协以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施。这些属性包括但不限于成本(cost)、强度(strength)、耐用性(durability)、生命周期成本(life cycle cost)、适销性(marketability)、外观(apperance)、包装(packaging)、尺寸(size)、适用性(serviceability)、重量(weight)、可制造性(manufacturability)、易组装性(ease of assembly)等。因此，在一个或多个特性方面，在某种程度上，任何被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式所期望的实施例，这些实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定
应用可能是理想的。

技术特征：
1.一种用于扭矩传感器的下转子组件，所述下转子组件包括：下转子包覆模制件，包括从所述下转子包覆模制件的上表面延伸的至少一个热铆合结构；下定子，其与所述下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件；以及上定子，包括至少一个接收结构，其中，当将所述上定子耦接到所述下定子时，每个接收结构接收所述下转子包覆模制件的相应的热铆合结构。2.根据权利要求1所述的下转子组件，其中，所述至少一个热铆合结构由塑料形成。3.一种用于扭矩传感器的下转子组件，所述下转子组件包括：下转子包覆模制件，包括从所述下转子包覆模制件的上表面延伸的至少一个第一热铆合结构和从所述下转子包覆模制件的上表面延伸的至少一个第二热铆合结构；下定子，其与所述下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件；以及上定子，包括：至少一个第一接收结构，其中，当将上定子耦接到下定子时，每个第一接收结构接收所述下转子包覆模制件的相应的第一热铆合结构；以及至少一个第二接收结构，其中，当将上定子耦接到下定子时，每个第二接收结构接收所述下转子包覆模制件的相应的第二热铆合结构。4.根据权利要求3所述的下转子组件，其中，所述至少一个第一热铆合结构由塑料形成。5.根据权利要求3所述的下转子组件，其中，所述至少一个第一热铆合结构是热铆合肋。6.根据权利要求3所述的下转子组件，其中，所述至少一个第二热铆合结构由塑料形成。7.根据权利要求3所述的下转子组件，其中，所述至少一个第二热铆合结构是热铆合柱。8.根据权利要求3所述的下转子组件，其中，所述至少一个第一热铆合结构和第二热铆合结构以交替的方式被定位在所述下转子包覆模制件的上表面上。9.一种组装电动助力转向系统的用于扭矩传感器的下转子组件的方法，所述方法包括：将下转子包覆模制件和与其一体形成的下定子一起压到所述电动助力转向系统的下辅助轴的轴肩，所述下转子包覆模制件包括从所述下转子包覆模制件的上表面延伸的至少一个第一热铆合结构；当所述下定子和所述下转子包覆模制件被定位在所述电动助力转向系统的下辅助轴的轴肩处时，将探头壳体组件放置到所述下定子的表面上；将所述探头壳体组件安装到所述电动助力转向系统的辅助壳体上；将上定子耦接到所述下定子上，所述上定子包括至少一个第一接收结构，其中，当将所述上定子耦接到所述下定子时，每个第一接收结构接收所述下转子包覆模制件的相应的第一热铆合结构；加热所述下转子包覆模制件的至少一个第一热铆合结构，以将所述上定子与所述下转子包覆模制件接合；以及
冷却所述下转子包覆模制件、所述下定子和所述上定子，从而实现所述下转子组件的组装。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述下定子与所述下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个第一热铆合结构由塑料形成。12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个第一热铆合结构是热铆合肋。13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述下转子包覆模制件还包括从所述下转子包覆模制件的上表面延伸的至少一个第二热铆合结构。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个第二热铆合结构由塑料形成。15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个第二热铆合结构是热铆合柱。16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个第一热铆合结构和第二热铆合结构以交替的方式被定位在所述下转子包覆模制件的上表面上。17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述上定子还包括至少一个第二接收结构，其中当将所述上定子耦接到所述下定子时，每个第二接收结构接收所述下转子包覆模制件的相应的第二热铆合结构。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述至少一个第二接收结构是由所述上定子限定的通孔。19.根据权利要求9所述的方法，其中，所述探头壳体组件包括塑料构件，所述塑料构件能安装至所述电动助力转向系统的辅助壳体。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述探头壳体组件还包括耦接到所述塑料构件的印刷电路板。

技术总结
一种用于扭矩传感器的下转子组件，包括下转子包覆模制件，该下转子包覆模制件包括从其上表面延伸的至少一个热铆合结构。下转子组件还包括下定子，该下定子与下转子包覆模制件一体形成为单个整体部件。下转子组件还包括上定子，该上定子包括至少一个接收结构，其中，当上定子耦接到下定子时，每个接收结构接收下转子包覆模制件的相应的热铆合结构。包覆模制件的相应的热铆合结构。包覆模制件的相应的热铆合结构。


技术研发人员：张荣 贺可意 赵福松
受保护的技术使用者：操纵技术IP控股公司
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2023/9/13