CN102570722B - 具有转向角传感器的eps电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动助力转向系统的具有转向角传感器的EPS电机，其中，所述EPS电机包括：外壳、支架、转轴、定子和转子，并且所述外壳包括：上壳，该上壳包括在其内部空间中的定子和转子、与该上壳的上部相联结的支架和与该上壳相联结以从该上壳向下突出的转轴；以及下壳，布置在所述上壳下，以便在该下壳中容纳所述转向角传感器。

Description

具有转向角传感器的EPS电机
技术领域
本发明通常涉及车辆的EPS(ElectronicPowerSteering，电动助力转向)系统，更具体地，涉及一种具有安装到电动助力转向系统的转向角传感器的EPS电机。
背景技术
通常，由附加动力支持的辅助转向系统被用来确保车辆的转向稳定性。常规地，所述辅助转向系统使用液压。然而，近年来，已经使用电动助力转向系统，该电动助力转向系统消耗较少的动力并且在准确性方面非常优异。
这种电动助力转向系统(EPS)根据车辆速度传感器、转矩角传感器和转矩传感器检测到的驾驶状态，利用电子控制单元(electroniccontrolunit，ECU)来控制电机的驱动，由此确保车辆转弯时的稳定性并且提供快速回复力，并且由此允许驾驶者安全地驾驶车辆。
图1是示出一般的电动助力转向系统的示意图。
如图所示，所述电动助力转向系统包括方向盘10、转向轴10a、EPS电机11、转向角传感器12和ECU13。
方向盘10被驾驶者转动，以便改变车辆的方向。方向盘10与转向轴10a连接。如果驾驶者转动方向盘10，则转向轴10a随着方向盘10的转动，沿着与方向盘10相同的方向转动。
EPS电机11是辅助由驾驶者操纵进行转向的方向盘10的扭转的电机，并且使得驾驶者能更方便地进行转向操作。通常，EPS电机11使用无刷直流(BLDC，BrushlessDirectCurrent)电机。BLDC电机是装配有除了诸如电刷和换向器等直流电机的机械接触部分之外的电子换向器件的直流电机。减速器和转矩传感器(未示出)与EPS电机11的端部相联结。转矩传感器检测在方向盘10转动时输入轴与输出轴之间的相对转动位移，基于所检测的结果生成电信号，然后将该信号传送到ECU13。
转向角传感器12安装在方向盘10周围的位置，直接测量通过驾驶者操纵被转动的方向盘10的转动角度，并且将关于该转动角度的信号传送到ECU13。
ECU13基于车辆速度传感器(未示出)、转矩传感器和转向角传感器12的数据，电动地控制包括EPS电机11的电动助力转向系统的各种驱动源。
然而，如上构造的电动助力转向系统的问题在于，转向角传感器12作为单独的部分安装，因此必须在方向盘10周围提供用于安装转向角传感器12的额外空间，由此导致不方便，并且由于部件的数量增加使得装配过程数量和部件的成本增加。
发明内容
因此，本发明鉴于现有技术中出现的上述问题而提出，并且本发明的目的是提供一种EPS电机，该EPS电机的结构被改进，以使得能够检测转向角的传感器被安装在EPS电机的外壳中。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于电动助力转向系统的具有转向角传感器的EPS电机。所述EPS电机包括：外壳、支架、转轴、定子和转子，并且所述外壳包括：上壳，该上壳包括在其内部空间中的定子和转子、与该上壳的上部相联结的支架和与该上壳相联结以从该上壳向下突出的转轴；以及下壳，布置在所述上壳下，以便在该下壳中容纳所述转向角传感器。
所述下壳可以呈顶部开口的圆柱形状，并且可以与所述上壳的下表面联结。所述下壳的壁表面可以与所述上壳一体形成，并且所述下壳的下表面可以与所述基底联结。
优选地，所述转向角传感器包括：基底，安装在所述下壳的下表面上；蜗齿轮，形成在从所述上壳突出的所述转轴的外周上；蜗轮，与所述蜗齿轮啮合；第一磁体件，与从所述上壳突出的所述转轴的末端联结；第二磁体件，设置在所述蜗轮上；第一霍尔传感器，设置在所述基底上与所述第一磁体件相对应的位置处；以及第二霍尔传感器，与所述基底隔开预定距离，并且设置在与所述第二磁体相对应的位置处。
优选地，当方向盘被构造为总共转五圈，并且与连接到所述方向盘的所述转轴联合工作的EPS减速齿轮的齿轮减速比为15∶1时，形成在所述转轴上的所述蜗齿轮与所述蜗轮的齿轮减速比为75∶1。
从以上描述明显看出，根据本发明，转向角传感器与EPS电机集成为一体，从而无需安装单独的转向角传感器，由此可以提高EPS的设计自由度。
此外，移除转向角传感器导致EPS的成本降低，因此提高产品的价格竞争力和利润率。
附图说明
图1是图示一般的电动助力转向系统的示意图；以及
图2和图3是示意性地示出根据本发明的安装到电动助力转向系统的EPS电机的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本发明的优选实施例的具有转向角传感器的EPS电机。
如图2所示，根据本发明的EPS电机包括外壳1、支架2、转轴3、定子4和转子5。外壳1的特征在于它包括上壳1a和下壳1b，并且转向角传感器100被安装到下壳1b上。
上壳1a和下壳1b可以集成为一体。或者，下壳1b可以与上壳1a分离地设置，然后可以与上壳1a的下部相联结。
上壳1a呈顶部开口的圆柱形状。定子4和转子5安装在上壳1a的内部空间中，支架2与上壳1a的上部相联结，由此限定EPS电机的外部轮廓。同时，支撑转子5的转轴3沿上壳1a的中心轴安装，以穿过上壳1a的下表面。
下壳1b被布置在上壳1a的下方，并且转向角传感器100被安装到下壳1b中。下面将更详细地描述转向角传感器100的结构。如上所述，下壳1b呈顶部开口的圆柱形状，使得下壳1b可以联结到上壳1a的下表面，或者下壳1b的壁表面可以与上壳1a集成为一体并且下壳1b的下表面可以与下面将要描述的转向角传感器100的基底101相联结。
转轴3在其两端被上壳1a和支架2可转动地支撑。优选地，轴承3a可以设置在被上壳1a和支架2中的每一个支撑的转轴3的一部分上。此外，如上所述，转轴3与上壳1a相联结，以穿过上壳1a的下表面并向上壳1a的外部突出预定的长度。
定子4被布置在上壳1a的内周，并且包括芯体、缠绕在芯体上的线圈和绝缘材料。通常，利用热缩装配过程(warmshrinkfitting)来将定子4联结到上壳1a。就是说，如果将上壳1a加热从而将定子4联结到上壳1a，则形成上壳1a的金属材料热膨胀，使得上壳1a的内径增大。在这种状态下，如果将定子4插入到上壳1a中并且冷却上壳1a，则上壳1a收缩并与定子4摩擦接触，使得定子4可以在上壳1a的内周上被支撑。
转子5被安装到转轴3的外周上，并且被布置在与定子4对应的表面上。转子5包括芯体和磁体。
因此，如果向定子4施加电流，则转子5在定子4和转子5之间的电磁相互作用下转动，使得转轴3随着转子5的转动而转动。由于转轴3经由减速齿轮(未示出)与转向轴10a(参见图1)连接，因此，转向轴10a也可以由于转轴3的转动而转动。因此，当驾驶者转动方向盘10时，EPS电机帮助随着方向盘10转动而转动的转向轴10a的转动。
转向角传感器100用于间接测量被驾驶者转动的方向盘10的转向角，并且优选地包括基底101、蜗齿轮W1、蜗轮W2、第一磁体件M1和第二磁体件M2、以及第一霍尔传感器110和第二霍尔传感器120。
第一霍尔传感器110和第二霍尔传感器120安装在基底101上。就下壳1b与上壳1a相联结的结构而言，基底101安装在下壳1b的下表面上。同时，就下壳1b与上壳1a集成的结构而言，基底101连同遮盖件一起联结为封闭下壳1b的开口。
蜗齿轮W1形成在从上壳1a突出的转轴3的外周上。
蜗轮W2安装为通过轴构件102可转动，所述轴构件102与下壳1b的壁表面相连的，并且所述蜗轮W2与蜗齿轮W1啮合。
同时，与转轴3联合工作的EPS减速齿轮(未示出)通常的齿轮减速比为15∶1。15∶1的齿轮减速比表示当EPS电机转15圈时，方向盘10(参见图1)转一圈。因此，假设方向盘10向左转2.5圈并且向转2.5圈，即方向盘10总共转5圈，则当方向盘转5圈时，EPS电机转75圈(5×15＝75)。因此，形成在转轴3上的蜗齿轮W1与蜗轮W2的齿轮减速比为75∶1，因此，方向盘10每转一圈时，蜗轮W2可以转75圈。
第一磁体件M1设置在从上壳1a突出的转轴3的末端，第二磁体件M2设置在蜗轮W2上。
第一霍尔传感器110位于基底101上与第一磁体件M1相对应的位置，第二霍尔传感器120位于与基底101电连接的支撑件103上与第二磁体件M2相对应的位置。
因此，第一霍尔传感器110和第二霍尔传感器120分别检测第一磁体件M1和第二磁体件M2。第一霍尔传感器110检测支撑转子5的转轴3的转动，由此检测电机转动角度的准确信息，第二霍尔传感器120检测电机的多次转动。也就是，第一霍尔传感器110用于通过检测转轴3的转动来检测转子5的转动角度，第二霍尔传感器120用于粗略地检测转子5转的圈数。
如上所述，本发明的优点在于转向角传感器一体地设置在EPS电机的外壳中，因而无需安装单独的转向角传感器，由此因为部件数量的减少能够更方便地组装电动助力转向系统，并且实现制造成本的减少。
尽管已参照附图在本发明的优选实施例中描述了本发明，但应该明白，本发明不限于此，而是可以在以下权利要求的范围内进行多种实现。

Claims (5)

1.一种具有转向角传感器的EPS电机，包括：
上壳，所述上壳包括在该上壳的内部空间中的定子和转子,和支撑所述转子并且沿所述上壳的中心轴安装的转轴；
下壳，布置在所述上壳下，其中，所述下壳与所述上壳集成为一体；以及
转向角传感器，所述转向角传感器安装在所述下壳中，其中，所述转向角传感器的基底与所述下壳的下表面联结，
其中，所述转轴穿过所述上壳的下表面，并且突出到所述下壳中，
其中，所述转轴连接到随同方向盘转动的转向轴，使得所述转向角传感器用于间接测量所述方向盘的转向角。
2.根据权利要求1所述的EPS电机，其中，所述转向角传感器包括：
蜗齿轮，形成在突出在所述下壳中的所述转轴的外周上；
蜗轮，与所述蜗齿轮啮合；
第一磁体件，与突出在所述下壳中的所述转轴的末端联结；
第二磁体件，设置在所述蜗轮上；
第一霍尔传感器，设置在所述基底上与所述第一磁体件相对应的位置处；以及
第二霍尔传感器，与所述基底隔开预定距离，并且设置在与所述第二磁体件相对应的位置处。
3.根据权利要求2所述的EPS电机，其中，当所述方向盘被构造为总共转五圈，并且与连接到所述方向盘的所述EPS电机的所述转轴联合工作的EPS减速齿轮的齿轮减速比为15:1时，形成在所述转轴上的所述蜗齿轮与所述蜗轮的齿轮减速比为75:1。
4.根据权利要求2所述的EPS电机，其中，所述下壳在其顶部是开口的，并且与所述上壳的所述下表面联结。
5.根据权利要求2所述的EPS电机，其中，所述下壳的壁表面与所述上壳一体形成。
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