CN115123372A - 用于电动助力转向系统的动力机组 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于电动助力转向系统的动力机组。用于电动助力转向(EPS)系统的手动动力机组组件包括马达壳体，该马达壳体至少部分地包围马达并且具有外径。该手动动力机组组件还包括由包括塑料的材料形成的连接器板，该连接器板具有第一侧、第二侧和从第一侧延伸的圆柱体。该手动动力机组还包括金属环，该金属环被设置在圆柱体的内径上并与马达壳体的外径接触。

Description

用于电动助力转向系统的动力机组
技术领域
本文中的公开内容涉及电动助力转向系统，并且更具体地涉及用于这样的系统的动力机组(power pack)组件。
背景技术
车辆通常包括电动助力转向(EPS)系统来帮助车辆的操作者使车辆转向。EPS系统使用传感器检测转向柱的位置和扭矩，并向电动马达提供信号，以使电动马达提供附加扭矩来帮助操作者使车辆转向。所提供的用于帮助操作者转向车辆的附加扭矩会基于车辆特性、行驶条件、道路状况等而变化。
EPS系统可以利用控制器来接收来自传感器的信号，分析信号并控制电动马达。控制器板(controller board)经由托盘连接到马达壳体，该托盘在本文中可以被称为连接器板(connector plate)。该连接器板通常由金属形成，例如为铸铝部件。金属连接器板被拧到从马达壳体突出的螺柱上，并且控制器板被拧到金属连接器板上。上述耦接过程所需的螺母操作起来很复杂，并导致增加了整体运输和组装过程。但是，这种金属由于例如接地、导电性和热传递而提供了某些优点和帮助。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种用于电动助力转向(EPS)系统的手动动力机组组件。该手动动力机组组件包括马达壳体，该马达壳体至少部分地包围马达并且具有外径。该手动动力机组组件还包括由包括塑料的材料形成的连接器板，该连接器板具有第一侧(side)、第二侧和从第一侧延伸的圆柱体。该手动动力机组还包括金属环，该金属环设置在圆柱体的内径上并与马达壳体的外径接触。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于手动动力机组组件的连接器板。该连接器板包括第一侧。该连接器板还包括第二侧。该连接器板还包括从第一侧延伸的圆柱体，其中，该连接器板由包括塑料的材料形成。该连接器板还包括设置在圆柱体的内径上的金属环。该连接器板还包括从第二侧延伸的多个插针(pin)，所述多个插针被构造为插入到控制器板中。
通过以下结合附图的描述，这些及其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地声明了被认为是本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述及其他特征和优点将变得清晰，其中：
图1示意性地示出了用于车辆的电动助力转向(EPS)系统；
图2是EPS系统的马达壳体的透视图；
图3是根据本公开的一个方面的EPS系统的连接器板的透视图；
图4是根据本公开的另一方面的连接器板的透视图；
图5是安装到连接器板的控制器板的透视图；
图6是金属环的支腿(leg)的立视图；
图7是图3的连接器板上的散热块的透视图；
图8是图4的连接器板上的散热块的透视图；以及
图9是受挤压的散热块的透视图。
具体实施方式
参照附图，但不限于此，本文描述了本公开的实施例。特别地，本文公开了用于电动助力转向(EPS)系统的手动动力机组组件。尽管结合管柱式EPS系统进行了图示和描述，但是应当理解，其他类型的EPS系统(例如，齿条式EPS系统)可以从本文公开的实施例中受益。此外，所示的转向系统具有从转向输入装置到转向齿轮的机械连接，但是应该理解的是，线控转向系统也可以从公开的实施例中受益。因此，示出的实施例不限制可以与手动动力机组组件一起使用的特定应用。
图1是适合于实现所公开实施例的电动助力转向系统(EPS)40的示例性实施例。转向机构36是齿条小齿轮式系统，并且包括位于壳体50内的齿条(未示出)和位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者输入，即在下文中表示为方向盘26(例如手握式方向盘等)被转动，上转向轴29转动，且通过万向接头34连接到上转向轴29的下转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转会移动齿条，齿条的移动会移动连接杆38(仅示出一个)，进而移动转向节39(仅示出一个)，该转向节39使(一个或多个)可转向轮44(仅示出一个)转动。
电动助力转向辅助是由通常表示为附图标记24的控制装置提供的，并且包括控制器16和电机19，该电机19可以是永磁同步马达、永磁直流马达、开关磁阻马达或任何其他类型的马达，该电机19在下文中被称为马达19。控制器16通过线路(line)12由车辆电源10供电。控制器16从传感器接收与EPS系统40的各种运行条件和/或输入有关的信息，其示例在下面示出和描述。
随着方向盘26被转动，转矩传感器28感测由车辆操作者施加到方向盘26的转矩。转矩传感器28可以包括扭力杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出)，该可变电阻型传感器向控制器16输出与扭力杆上的扭转量有关的可变转矩信号18。虽然这是一种类型的转矩传感器，但是与已知信号处理技术一起使用的任何其他合适的转矩感测设备就足够了。响应于各种输入，控制器向电动马达19发送命令22，电动马达19通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统提供转矩辅助，从而为车辆转向提供转矩辅助。反馈信号21是从电动马达19返回到控制器16的。
应当注意，尽管通过参照用于电动转向应用的马达控制来描述所公开的实施例，但是应当理解，这些参照仅是说明性的，并且所公开的实施例可以被应用于采用电动马达的任何马达控制应用，例如转向、阀控制等。此外，本文的参照和描述可以适用于许多形式的参数传感器，包括但不限于转矩、位置、速度等。还应注意，本文对于电机的参照包括但不限于马达，以下为了简洁和简单起见，将在没有限制的情况下仅参照马达。
在如图所示的控制系统24中，控制器16利用转矩、位置和速度等来计算用于递送所需输出功率的(一个或多个)命令。控制器16被设置成与马达控制系统的各种系统和传感器进行通信。控制器16接收来自每个系统传感器的信号，量化所接收的信息，并响应于此提供(一个或多个)输出命令信号，在这种情况下，例如，向马达19提供(一个或多个)输出命令信号。控制器16被配置为从逆变器(未示出)产生出所需的(一个或多个)电压，可选地，逆变器可以与控制器16结合起来并在本文中被称为控制器16，使得当电压施加于马达19时，产生期望的转矩或位置。因为这些电压与马达19的位置和速度以及期望的转矩有关，所以确定了转子的位置和/或速度以及操作者施加的转矩。位置编码器被连接到转向轴51以检测角位置。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位计、分解器、同步器、编码器等，以及包括前述中的至少一个的组合。位置编码器输出位置信号20，该位置信号20指示转向轴51的角位置，并由此指示马达19的角位置。
尽管在图1中示意性地示出了EPS系统40，但是图2至图9更详细地示出了各种特征。
现在参考图2，示出了马达壳体100。马达壳体100包围马达19的至少一部分。马达壳体100也可以被称为“马达罐”。马达壳体100由金属形成并且由大致圆柱形的部分102和端部部分104形成。圆柱形的部分102限定接近端部部分104的外径106。如图所示，连接器108从端部部分104延伸，以用于与控制器16(在此也称为控制器板16)进行通信。
现在参考图3，示出了连接器板110。连接器板110被设置为将马达壳体100与控制器板16耦接。例如，连接器板110由包括塑料的材料形成，诸如复合材料。连接器板110限定容纳连接器108的开口(apperture)111。
在图3中，主要示出了连接器板110的第一侧112。连接器板110的第一侧112包括从其延伸的圆柱体114。金属环116被设置在圆柱体114的内径118上。在一些实施例中，金属环116由钢形成，但是可以设想其他金属。金属环116可以以任何合适的方式设置在圆柱体114的内径118上。例如，在一些实施例中，金属环116可以被包覆成型(overmolded)到连接器板110。金属环116围绕圆柱体114的内径118延伸360度。内径118和金属环116的直径被构造成便于将马达壳体100压入配合式耦接到连接器板110。特别地，马达壳体100的外径106被压入配合在金属环116内，以将马达壳体100和连接器板110保持在一起。
上述压入配合式耦接允许连接器板110的大部分由塑料材料形成，并且消除了依赖金属机械紧固件来进行耦接的需要。具体地，通常马达壳体100的端部部分104上需要多个螺柱，以通过连接器板110的孔插入，并且需要多个螺母来固定组件。
如图3所示，连接器板110限定孔120，所述孔120从第一侧112延伸到达第二侧122。孔120的尺寸被确定为在其中容纳一个或多个电连接器和/或插针。
图4示出了与图3所示的相同的连接器板110，但是连接器板110的第一侧112包括整体形成在其上的一个或多个电连接器插针124。
现在参考图5和图6，控制器板16耦接到连接器板110的第二侧122。通过将多个插针126压入配合到由控制器板16限定的对应开口128来进行控制器板16到连接器板的耦接。插针126从连接器板110的第二侧122延伸，并且可以由任何合适的材料形成。在一些实施例中，插针126由金属材料形成。插针126被包覆成型在连接器板110的塑料“托盘”中，以将控制器板16机械地保持在连接器板110上。插针126和开口128的数量可以根据特定应用而变化。通过非限制性示例，图5示出了四簇插针，每簇有四个插针。插针126被策略性地放置以满足耦接需求。
图6示出了压入配合到对应开口128的插针126之一，以及延伸穿过控制器板16并进入金属环116的一部分的金属插针130、螺钉等，金属环116是连接器板110的一部分。该金属至金属连接使控制器板16电接地。
在一些实施例中，金属环116包括相对于连接器板110的圆柱体114径向向内或径向向外延伸的至少一个支腿132。该支腿132(或者存在多于一个的支腿)在策略上围绕金属环116的圆周放置。可替代地，支腿132可以围绕金属环116延伸完整的360度。
现在参考图7，示出了连接器板110的第二侧122，其中控制器板16被移除以更好地示出第二侧122的表面，以及设置在连接器板110的第二侧122上的金属散热器140。在一些实施例中，金属散热器140被包覆成型到连接器板110的第二侧122，但是也可以设想与连接器板110的第二侧122的有效耦接。
图7示出了设置在图3的连接器板110实施例的第二侧122上的金属散热器140，并且图8示出了与图4的连接器板110实施例一起使用的金属散热器140。在任一实施例中，金属散热器140可以包括多个挤压的翅片142，如图9中示出的示例散热器。
本文公开的实施例提供了非金属连接器板110，该非金属连接器板110促进了马达壳体100、连接器板110和控制器板16之间的机械保持。这极大地减少了所需的金属机械紧固件的数量，因为仅利用了一个金属紧固件(即，用于接地的金属插针130)，从而降低了制造、运输和组装的复杂性。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。而是，可以修改本发明以包含此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应视为受前述描述的限制。

Claims (17)

1.一种用于电动助力转向EPS系统的手动动力机组组件，所述手动动力机组组件包括：
马达壳体，其至少部分地包围马达并且具有外径；
连接器板，其由包括塑料的材料形成，所述连接器板具有第一侧、第二侧和从所述第一侧延伸的圆柱体；以及
金属环，其设置在所述圆柱体的内径上并与所述马达壳体的外径接触。
2.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，其中，所述马达壳体基于所述马达壳体的外径和所述金属环的相对尺寸被压入配合到所述连接器板。
3.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，其中，所述金属环围绕所述圆柱体的内径延伸360度。
4.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，其中，所述金属环被包覆成型到所述连接器板的圆柱体。
5.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，其中，所述连接器板限定孔，所述孔从所述第一侧延伸到所述第二侧，所述孔被构造成容纳一个或多个电连接器和/或插针。
6.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，其中，所述连接器板的第一侧包括一个或多个电连接器插针，所述一个或多个电连接器插针被一体形成在所述连接器板的第一侧上。
7.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，还包括金属散热器，其被设置在所述连接器板的第二侧上。
8.根据权利要求7所述的手动动力机组组件，其中，所述金属散热器包括多个挤压翅片。
9.根据权利要求7所述的手动动力机组组件，其中，所述金属散热器被包覆成型到所述连接器板的第二侧。
10.根据权利要求1所述的手动动力机组组件，还包括控制器板，其通过从所述连接器板远离所述第二侧延伸的多个插针压入配合到所述连接器板的第二侧。
11.根据权利要求10所述的手动动力机组组件，其中，所述金属环包括相对于所述圆柱体径向向内或径向向外延伸的至少一个支腿，所述控制器板通过耦接到所述控制器板和金属环的至少一个支腿的金属机械紧固件电接地。
12.一种用于手动动力机组组件的连接器板，所述连接器板包括：
第一侧；
第二侧；
从所述第一侧延伸的圆柱体，其中，所述连接器板由包括塑料的材料形成；
金属环，其设置在所述圆柱体的内径上；以及
多个插针，其从所述第二侧延伸，所述多个插针被构造为插入控制器板中。
13.根据权利要求12所述的连接器板，其中，所述金属环围绕所述圆柱体的内径延伸360度。
14.根据权利要求12所述的连接器板，其中，所述金属环被包覆成型到所述连接器板的圆柱体上。
15.根据权利要求12所述的连接器板，其中，所述连接器板限定孔，所述孔从所述第一侧延伸到所述第二侧，所述孔被构造成容纳一个或多个电连接器和/或插针。
16.根据权利要求12所述的连接器板，其中，所述连接器板的第一侧包括一个或多个电连接器插针，所述一个或多个电连接器插针被一体形成在所述连接器板的第一侧上。
17.根据权利要求12所述的连接器板，还包括金属散热器，其被设置在所述连接器板的第二侧上。
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