CN110217289A - 一种汽车用电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车转向控制系统技术领域，公开了一种汽车用电动助力转向系统，包括外壳和电机，外壳内部容置有控制器组件；电机集成在所述外壳上；所述外壳包括第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一壳体上连接所述电机；第二壳体一端与所述第一壳体连接，所述第二壳体上安装有所述控制器组件，所述控制器组件与所述电机电连接；第三壳体，其与所述第二壳体的另一端连接且所述第三壳体上设置有与外部元件连接的插接口。本发明采用第一外壳、第二外壳和第三外壳使调理电路板、驱动电路板和控制电路板呈层叠设置，一方面使得转向系统结构紧凑，另一方面强弱电流相互分离，避免了电磁耦合和干扰。

Description

一种汽车用电动助力转向系统

技术领域

本发明涉及汽车转向控制系统技术领域，尤其涉及一种汽车用电动助力转向系统。

背景技术

汽车电动助力转向系统(EPS)由控制器与转向器总成组成。当驾驶员需要转向时，转向器总成上传感器部件采集方向盘转角信号、扭矩信号、车速信号等相关信息传输给控制器，控制器经过内部处理和计算后，输出指令、控制驱动电机输出动力、经过机械传动系将动力输出到车轮上，完成转向动作。

随着汽车轻量化、集约化要求越来越高导致汽车上可利用的空间变的越来越少，但汽车电控智能化要求越来越高使得汽车电子部件越来越多，电子部件的布置正变成一个棘手的问题。在电动助力转向系统中，控制器作为控制核心部件、驱动电机作为动力源部件，目前常用的方案是两部件为独立产品，两者之间通过线束互联且总体积很大。另外汽车电子部件增多导致使用的线束也越来越多，线束的大量使用除了增加连接可靠性问题外，成本增加也成为了主要问题。

基于以上问题，本发明提出一种汽车用电动助力转向系统，以解决现有技术中转向系统的结构不够紧凑、线束多等问题。

发明内容

本发明提出一种汽车用电动助力转向系统，以解决现有技术中转向系统的结构不够紧凑、线束多等问题。

一种汽车用电动助力转向系统，包括：

外壳，其内部容置有控制器组件；

电机，其集成在所述外壳上；

所述外壳包括：

第一壳体，所述第一壳体上连接所述电机；

第二壳体，其一端与所述第一壳体连接，所述第二壳体上安装有所述控制器组件，所述控制器组件与所述电机电连接；

第三壳体，其与所述第二壳体的另一端连接且所述第三壳体上设置有用于与外部元件连接的插接口。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述控制器组件包括：

调理电路板，其设置在所述第三壳体和所述第二壳体形成的容置空间内，所述调理电路板上设置有调理模块以及用于与外部元件连接的插针；

转接连接器组件，其设置于所述第一壳体和所述第二壳体形成的容置空间内，且与所述电机和所述调理模块分别电连接；

驱动电路板，其位于所述第一壳体和所述第二壳体形成的容置空间内并电连接在所述转接连接器组件的一侧，所述驱动电路板上设置有驱动模块；

控制电路板，其位于所述第一壳体和所述第二壳体形成的容置空间内且电连接在所述转接连接器组件的另一侧，所述控制电路板上设置有控制模块。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述第二壳体由金属制成。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述调理电路板固定在所述第二壳体上。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述驱动电路板、转接连接器组件和控制电路板均固定在所述第二壳体上，所述驱动电路板与所述第二壳体贴合固定。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述插针包括能够与电源电连接的电源插针、能够与传感器电连接的传感器插针以及能够获得整车信号的整车信号插针。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述第三壳体上的插接口包括内部能够穿设所述电源插针的电源插接口、内部能够穿设传感器插针的传感器插接口和内部能够穿设整车信号插针的整车信号插接口。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述插针和所述插接口的接合位置设置有密封件。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述第一壳体和所述第二壳体之间设置有一密封圈，所述第二壳体和所述第三壳体之间设置有另一密封圈。

作为上述汽车用电动助力转向系统的一种优选方案，所述第三壳体上设置有防水透气塞。

本发明的有益效果：本发明中的汽车用电动助力转向系统将装有控制器组件的外壳和电机集成在一起，结构简单紧凑，省去了控制器组件与电机之间的线束连接，提高了系统的可靠性，并且降低了成本；另外，采用第一外壳、第二外壳和第三外壳使调理电路板、驱动电路板和控制电路板呈层叠设置，强弱电流相互分离，避免了电磁耦合和干扰。

附图说明

图1是本发明实施例中汽车用电动助力转向系统的分解示意图；

图2是本发明实施例中汽车用电动助力转向系统的纵向剖视图；

图3是本发明实施例中汽车用电动助力转向系统的电机以及控制器组件内各个电路板之间的连接结构示意图；

图4是本发明实施例中汽车用电动助力转向系统的插针和插接口的装配示意图；

图5是本发明实施例中电源插针和密封件配合的结构示意图；

图6是本发明实施例中传感器插针和密封件配合的结构示意图；

图7是本发明实施例中整车信号插针和密封件配合的结构示意图；

图8是本发明实施例中汽车用电动助力转向系统的原理结构图。

图中：

1、电机；2、第一壳体；3、第二壳体；4、第三壳体；5、调理电路板；6、转接连接器组件；7、驱动电路板；8、控制电路板；9、密封件；

11、第一PIN针；12、磁石组件；

21、第一密封槽；22、第二密封圈；

31、开孔；32、盖板；33、环形槽；34、第一密封圈；35、第二密封槽；36、第三密封圈；

41、电源插接口；42、传感器插接口；43、整车信号插接口；44、防水透气塞；

51、电源插针；52、传感器插针；53、整车信号插针；

61、第二PIN针；62、第三PIN针。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-8所示，本实施方式提供一种汽车用电动助力转向系统，该系统包括外壳和电机1，电机1集成在外壳上，外壳中容置有控制器组件。电机1和外壳集成在一起，结构简单紧凑，省去了控制器组件与电机1之间的线束连接，提高了系统的可靠性，并且降低了成本。

如图1和2所示，外壳包括第一壳体2、第二壳体3和第三壳体4。第一壳体2上连接电机1，第二壳体3一端与第一壳体2连接，第二壳体3上安装有控制器组件，控制器组件与电机1电连接。第三壳体4与第二壳体3的另一端连接，且第三壳体4上设置有用于与外部元件连接的插接口。第三壳体4为塑料材质，通过一体注塑成型，能够方便地成型出第三壳体4上的插接口，并且无需额外选用防水插件，降低了产品成本。

本实施方式中，如图1和2所示，控制器组件包括调理电路板5、转接连接器组件6、驱动电路板7和控制电路板8。其中调理电路板5设置在第三壳体4和第二壳体3形成的容置空间内，并且通过螺钉紧固在第二壳体3上。调理电路板5上设置有调理模块以及与外部元件连接的插针，插针穿设在插接口上，能够通过插接口与外部元件连接。调理模块能够对插针接收到的电流信号进行处理。

转接连接器组件6、驱动电路板7和控制电路板8均设置于第一壳体2和第二壳体3形成的容置空间中，驱动电路板7上设置有驱动模块，控制电路板8上设置有控制模块。驱动电路板7和控制电路板8分别连接在转接连接器组件6的两侧，具体地，驱动电路板7和控制电路板8均焊接在转接连接器组件6上。本实施方式中利用螺钉将转接连接器组件6、驱动电路板7和控制电路板8固定在第二壳体3上，其中驱动电路板7与第二壳体3贴合固定。

其中，第二壳体3由金属制成，具体地，第二壳体3由压铸铝合金制成。第二壳体3包括底板和侧板，驱动电路板7和调理电路板5分别固定在底板的两侧。驱动电路板7材质是铝基板。由于第二壳体3和驱动电路板7均具有优良的导热性，能够为驱动模块进行良好的散热。为了增强散热效果，在第二壳体3的侧板的外表面上设置有散热筋。另外，该金属材质的第二壳体3还能够起到电磁屏蔽的作用。

由以上阐述的控制器组件的结构可知，调理电路板5、驱动电路板7和控制电路板8呈层叠结构，能够使得滤波电路电流、驱动大电流和控制信号小电流分别在调理电路板5、驱动电路板7和控制电路板8上进行处理，强弱电流相互分离，避免了电磁耦合和干扰。

如图3所示，转接连接器组件6起到信号中转桥路的作用，与调理电路板5、驱动电路板7、控制电路板8以及电机1分别电连接。具体地，电机1和转接连接器组件6上分别设置有相互连接的第一PIN针11和第二PIN针61，第一PIN针11和第二PIN针61均为三相PIN针，第一PIN针11和第二PIN针61焊接连接实现电机1和转接连接器组件6的电连接。为了方便整个系统的装配，在第二壳体3的侧板上设置有圆形开孔31，方便由该圆形开孔31处对第一PIN针11和第二PIN针61进行焊接。在开孔31处密封连接有盖板32，具体地，在开孔31的外周设置有环形槽33，环形槽33里设置第一密封圈34，盖板32覆盖在第一密封圈34及开孔31上，并固定在侧板上。第一密封圈34在侧板和盖板32之间起到防尘防水的作用。

转接连接器组件6与调理电路板5之间通过PIN针连接，具体地，调理电路板5上设置有焊孔，转接连接器组件6上设置有第三PIN针62，第三PIN针62插入到调理电路板5的焊孔内并进行焊接。

如图4-图7所示，本实施方式中，调理电路板5上的插针包括能够与电源电连接的电源插针51、能够与传感器电连接的传感器插针52以及能够获得整车信号的整车信号插针53。

第三壳体4上插接口包括内部能够穿设电源插针51的电源插接口41、内部能够穿设传感器插针52的传感器插接口42和内部能够穿设有整车信号插针53的整车信号插接口43。

电源插针51和电源插接口41装配完成后能够与外部电源通过插线连接,从而外部电源能够为控制器组件以及电机1供电；传感器插针52和传感器插接口42装配后能够与外部传感器通过插线连接，获得传感器信号；整车信号插针53与整车信号插接口43装配后能够通过插线采集外部整车信号。

由于现有的电动助力转向系统的控制器组件的防护性能较差，因此只能将其布置于驾驶舱等环境，以实现防尘防水。因此，现有的电动助力转向系统的控制器组件无法适应车身底盘等恶劣环境，因此导致电动助力转向系统的布局受到限制。

本实施方式为了解决上述控制器组件防护性差的问题，采取了以下措施：

在插针和相应的插接口的接合位置设置有密封件9，从而防止灰尘和水由插接口进入汽车用电动助力转向系统。装配时，直接再插针上套设密封件9，然后插针和插接口插接装配即可完成，操作简便，同时能够保证该插接位置的密封性。

在第一壳体2和第二壳体3之间设置有第二密封圈22，第二壳体3和第三壳体4之间设置有第三密封圈36。具体地，第一壳体2上设置有第一密封槽21，第二密封圈22放置在第一密封槽21内，并与第二壳体3密封配合。在第二壳体3上设置有第二密封槽35，第三密封圈36设置在第二密封槽35内，并与第三壳体4密封配合。

以上结构能够保证该汽车用电动助力转向系统防尘防水，安装在车身底盘也不会影响控制器组件的正常使用。

另外，为了保证外壳内部和外部的气压平衡，在第三壳体4上设置有防水透气塞44。

本实施方式中汽车用电动助力转向系统的工作原理是：

如图8所示，外部电源通过电源插针51为控制器组件供电。电源信号首先传递到调理电路板5上，并通过调理模块处理后传递给转接连接器组件6，经转接连接器组件6后，电源信号同时传递给驱动电路板7和控制电路板8，为该两个电路板供电。另外传感器信号和整车信号通过传感器插针52和整车信号插针53依次经过调理模块和转接连接器组件6后传递到控制电路板8，控制电路板8上的控制模块接收传感器信号和整车信号，控制模块同时能够获取电机1的转子位置信号，控制模块将传感器信号、整车信号和转子位置信号进行分析处理后形成控制信号，控制信号经转接连接器组件6传递到驱动电路板7，驱动电路板7上的驱动模块根据控制信号控制三相驱动电流的输出，三相驱动电流经转接连接器组件6传递给电机1，电机1转动输出扭矩，扭矩经机械传动系传递到汽车车轮上完成助力转向过程。因此，本实施方式中的汽车用电动助力转向系统通过控制模块的分析处理后控制机械系统运动，从而完成对汽车车轮的助力转向，实现汽车的自动转向。

其中，在电机1的电机轴尾部压装有磁石组件12，控制电路板8上的芯片会采集磁石组件12的磁场变化从而获得转子位置信号。

本实施例提供的汽车用电动助力转向系统，可以配置在无人驾驶汽车中，当无人驾驶汽车的无人驾驶控制系统自动控制方向盘转向时，可通过该电动助力转向系统提供转向助力；也可以配置在载人汽车中，当驾驶员主动操纵方向盘进行转向时，可以通过该电动助力转向系统提供转向助力，特别当该载人汽车配备自动驾驶系统时，自动驾驶系统自动控制方向盘转向时，也可以通过该电动助力转向系统提供转向助力。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车用电动助力转向系统，其特征在于，包括：

外壳，其内部容置有控制器组件；

电机(1)，其集成在所述外壳上；

所述外壳包括：

第一壳体(2)，所述第一壳体(2)上连接所述电机(1)；

第二壳体(3)，其一端与所述第一壳体(2)连接，所述第二壳体(3)上安装有所述控制器组件，所述控制器组件与所述电机(1)电连接；

第三壳体(4)，其与所述第二壳体(3)的另一端连接且所述第三壳体(4)上设置有用于与外部元件连接的插接口。

2.根据权利要求1所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述控制器组件包括：

调理电路板(5)，其设置在所述第三壳体(4)和所述第二壳体(3)形成的容置空间内，所述调理电路板(5)上设置有调理模块以及用于与外部元件连接的插针；

转接连接器组件(6)，其设置于所述第一壳体(2)和所述第二壳体(3)形成的容置空间内，且与所述电机(1)和所述调理模块分别电连接；

驱动电路板(7)，其位于所述第一壳体(2)和所述第二壳体(3)形成的容置空间内并电连接在所述转接连接器组件(6)的一侧，所述驱动电路板(7)上设置有驱动模块；

控制电路板(8)，其位于所述第一壳体(2)和所述第二壳体(3)形成的容置空间内且电连接在所述转接连接器组件(6)的另一侧，所述控制电路板(8)上设置有控制模块。

3.根据权利要求2所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述第二壳体(3)由金属制成。

4.根据权利要求3所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述调理电路板(5)固定在所述第二壳体(3)上。

5.根据权利要求3所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述驱动电路板(7)、转接连接器组件(6)和控制电路板(8)均固定在所述第二壳体(3)上，所述驱动电路板(7)与所述第二壳体(3)贴合固定。

6.根据权利要求2所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述插针包括能够与电源电连接的电源插针(51)、能够与传感器电连接的传感器插针(52)以及能够获得整车信号的整车信号插针(53)。

7.根据权利要求6所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述第三壳体(4)上的插接口包括内部能够穿设所述电源插针(51)的电源插接口(41)、内部能够穿设传感器插针(52)的传感器插接口(42)和内部能够穿设整车信号插针(53)的整车信号插接口(43)。

8.根据权利要求7所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述插针和所述插接口的接合位置设置有密封件(9)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述第一壳体(2)和所述第二壳体(3)之间设置有一密封圈，所述第二壳体(3)和所述第三壳体(4)之间设置有另一密封圈。

10.根据权利要求9所述的汽车用电动助力转向系统，其特征在于，所述第三壳体(4)上设置有防水透气塞(44)。