CN218367968U - 一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车电动助力转向技术领域，具体地说是一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构。一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，包括电机组件、ECU组件、盖板，其特征在于：电机组件的一侧连接设有ECU组件，电机组件及ECU组件通过盖板密封。同现有技术相比，提供一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，主要目的是减小EPS（电动助力转向系统）中的Powerpack（动力单元）的空间尺寸，简化设计结构，提高其制造工艺性；同时提高动力单元散热能力，提供的冗余空间也可作为高功率(大型号)转向系统动力单元的解决方案。

Description

一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构

技术领域

本实用新型涉及汽车电动助力转向技术领域，具体地说是一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构。

背景技术

现有电动助力转向装置中，动力单元中ECU的PCB板布置方式常采用两种结构；一种为单PCB板设计方式，此时PCB板尺寸较大，ECU整体径向空间尺寸随之变大，而实际尺寸往往受到整车安装空间限制；B种为多层PCB板且采用上下结构设计方式，此时PCB板尺寸受到电机直径尺寸约束，只能设计很小，导致往往需要3块及以上的PCB板，产品成本较高，且ECU内部电连接方式复杂，整体制造工序繁琐。

发明内容

本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，主要目的是减小EPS（电动助力转向系统）中的Powerpack（动力单元）的空间尺寸，简化设计结构，提高其制造工艺性；同时提高动力单元散热能力，提供的冗余空间也可作为高功率(大型号)转向系统动力单元的解决方案。

为实现上述目的，设计一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，包括电机组件、ECU组件、盖板，其特征在于：电机组件的一侧连接设有ECU组件，电机组件及ECU组件通过盖板密封。

所述的ECU组件位于电机组件的顶部位置或者电机组件的侧面位置。

所述的电机组件的顶部采用导热胶A及粘接胶A连接ECU组件A；所述的电机组件的侧面采用密封胶A与盖板A连接，位于盖板A与电机组件的侧面之间设有主PCB板A，主PCB板A的四周分别采用固定螺钉与电机组件连接，所述的主PCB板A与电机组件之间设有导热脂A。

所述的ECU组件A包括ECU壳体A、副PCB板A、RPS芯片A、外部连接器接口A、三相转接端子A、接口Pin针A、连接器A、直角Pin针A、主定位柱A、副定位柱A，位于ECU壳体A的顶部一侧设有若干外部连接器接口A，外部连接器接口A内设有若干接口Pin针A，位于外部连接器接口A下方的ECU壳体A内壁上连接设有连接器A的上端，位于ECU壳体A的顶部另一侧的内壁上分别设有三相转接端子A，ECU壳体A的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板A，所述的连接器A的下端连接直角Pin针A的上端，直角Pin针A的下端贯穿副PCB板A；所述的副PCB板A的底部连接RPS芯片A。

所述的ECU壳体A内部的左右两侧分别设有副定位柱A，ECU壳体A的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱A。

所述的ECU壳体A的结构与电机组件的顶部的结构相匹配。

所述的盖板A及主PCB板A为矩形面板结构，盖板A的外缘设有若干卡槽。

所述的密封胶A为矩形框架结构。

所述的电机组件的侧面采用导热脂B及粘接胶B连接ECU组件B；所述的电机组件的顶部采用密封胶B与盖板B连接，位于盖板B与电机组件的顶部之间设有主PCB板B，主PCB板B的四周分别采用固定螺钉与电机组件连接，所述的主PCB板B与电机组件之间设有导热胶B，主PCB板B的底部连接RPS芯片B。

所述的ECU组件B包括ECU壳体B、副PCB板B、外部连接器接口B、三相转接端子B、接口Pin针B、连接器B、直角Pin针B、主定位柱B、副定位柱B，位于ECU壳体B的顶部一侧设有若干外部连接器接口B，外部连接器接口B内设有若干接口Pin针B，位于外部连接器接口B一侧下方的ECU壳体B内壁上连接设有连接器B的上端， ECU壳体B的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板B，所述的连接器B的下端连接直角Pin针B的上端，直角Pin针B的下端贯穿副PCB板B。

所述的ECU壳体B内部的左右两侧分别设有副定位柱B， ECU壳体B的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱B。

所述的ECU壳体B的结构与电机组件的侧面的结构相匹配。

所述的盖板B及主PCB板B为矩形面板的一侧设有圆弧结构，盖板B的外缘设有若干卡槽。

所述的粘接胶B为U型框架结构。

所述的电机组件包括电机壳体、导热板、电机轴、转子、定子、三相电源Pin针、磁铁组件，电机壳体的顶部连接设有导热板，位于电机壳体内部设有电机轴，电机轴的中部套设有转子，转子的外侧套设有定子，位于定子的上端设有三相电源Pin针；所述的电机轴的顶部贯穿导热板并采用连接件连接磁铁组件；位于磁铁组件一侧的导热板上设有扇形凸台。

位于电机壳体的侧面设有若干矩形凸台。

位于磁铁组件另一侧的导热板上设有腰型凹槽。

本实用新型同现有技术相比，提供一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，主要目的是减小EPS（电动助力转向系统）中的Powerpack（动力单元）的空间尺寸，简化设计结构，提高其制造工艺性；同时提高动力单元散热能力，提供的冗余空间也可作为高功率(大型号)转向系统动力单元的解决方案。

附图说明

图1是应用本实用新型的一例的电动助力转向系统的框图。

图2是本实用新型实施方式1的紧凑型电动助力转向动力单元的轴测图。

图3是本实用新型实施方式1的紧凑型电动助力转向动力单元的爆炸图。

图4是本实用新型实施方式1的紧凑型电动助力转向动力单元的剖视图1。

图5是本实用新型实施方式1的紧凑型电动助力转向动力单元的剖视图2。

图6是本实用新型实施方式1中涉及的ECU组件的轴测图。

图7是本实用新型实施方式1中涉及的ECU壳体的轴测图。

图8是本实用新型实施方式1中涉及的电机组件的轴测图。

图9是本实用新型实施方式1中涉及的盖板的轴测图。

图10是本实用新型实施方式2的紧凑型电动助力转向动力单元的轴测图。

图11是本实用新型实施方式2的紧凑型电动助力转向动力单元的爆炸图。

图12是本实用新型实施方式2的紧凑型电动助力转向动力单元的剖视图1。

图13是本实用新型实施方式2的紧凑型电动助力转向动力单元的剖视图2。

图14是本实用新型实施方式2中涉及的ECU组件的轴测图。

图15是本实用新型实施方式2中涉及的ECU壳体的轴测图。

图16是本实用新型实施方式2中涉及的电机组件的轴测图。

图17是本实用新型实施方式2中涉及的盖板的轴测图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。

如图2至图17所示，电机组件71的一侧连接设有ECU组件，电机组件71及ECU组件通过盖板密封。

ECU组件位于电机组件71的顶部位置或者电机组件71的侧面位置。

电机组件71的顶部采用导热胶A74及粘接胶A75连接ECU组件A72a；所述的电机组件71的侧面采用密封胶A76与盖板A73a连接，位于盖板A73a与电机组件71的侧面之间设有主PCB板A77，主PCB板A77的四周分别采用固定螺钉与电机组件71连接，所述的主PCB板A77与电机组件71之间设有导热脂A78。

ECU组件A72a包括ECU壳体A、副PCB板A、RPS芯片A、外部连接器接口A、三相转接端子A、接口Pin针A、连接器A、直角Pin针A、主定位柱A、副定位柱A，位于ECU壳体A72a-1的顶部一侧设有若干外部连接器接口A72a-4，外部连接器接口A72a-4内设有若干接口Pin针A72a-6，位于外部连接器接口A72a-4下方的ECU壳体A72a-1内壁上连接设有连接器A72a-7的上端，位于ECU壳体A72a-1的顶部另一侧的内壁上分别设有三相转接端子A72a-5，ECU壳体A72a-1的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板A72a-2，所述的连接器A72a-7的下端连接直角Pin针A72a-8的上端，直角Pin针A72a-8的下端贯穿副PCB板A72a-2；所述的副PCB板A72a-2的底部连接RPS芯片A72a-3。

ECU壳体A72a-1内部的左右两侧分别设有副定位柱A72a-10，ECU壳体A72a-1的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱A72a-9。

ECU壳体A72a-1的结构与电机组件71的顶部的结构相匹配。

盖板A73a及主PCB板A77为矩形面板结构，盖板A73a的外缘设有若干卡槽。

密封胶A76为矩形框架结构。

电机组件71的侧面采用导热脂B79及粘接胶B710连接ECU组件B72b；所述的电机组件71的顶部采用密封胶B711与盖板B73b连接，位于盖板B73b与电机组件71的顶部之间设有主PCB板B712，主PCB板B712的四周分别采用固定螺钉与电机组件71连接，所述的主PCB板B712与电机组件71之间设有导热胶B713，主PCB板B712的底部连接RPS芯片B714。

ECU组件B72b包括ECU壳体B、副PCB板B、外部连接器接口B、三相转接端子B、接口Pin针B、连接器B、直角Pin针B、主定位柱B、副定位柱B，位于ECU壳体B72b-1的顶部一侧设有若干外部连接器接口B72b-4，外部连接器接口B72b-4内设有若干接口Pin针B72b-6，位于外部连接器接口B72b-4一侧下方的ECU壳体B72b-1内壁上连接设有连接器B72b-7的上端，ECU壳体B72b-1的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板B72b-2，所述的连接器B72b-7的下端连接直角Pin针B72b-8的上端，直角Pin针B72b-8的下端贯穿副PCB板B72b-2。

ECU壳体B72b-1内部的左右两侧分别设有副定位柱B72b-10， ECU壳体B72b-1的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱B72b-9。

ECU壳体B 72b-1的结构与电机组件71的侧面的结构相匹配。

盖板B73b及主PCB板B712为矩形面板的一侧设有圆弧结构，盖板B73b的外缘设有若干卡槽。

粘接胶B710为U型框架结构。

电机组件71包括电机壳体、导热板、电机轴、转子、定子、三相电源Pin针、磁铁组件，电机壳体71-1的顶部连接设有导热板71-4，位于电机壳体71-1内部设有电机轴71-2，电机轴71-2的中部套设有转子71-5，转子71-5的外侧套设有定子71-6，位于定子71-6的上端设有三相电源Pin针71-7；所述的电机轴71-2的顶部贯穿导热板71-4并采用连接件连接磁铁组件71-3；位于磁铁组件71-3一侧的导热板71-4上设有扇形凸台71-8。

位于电机壳体71-1的侧面设有若干矩形凸台71-9。

位于磁铁组件71-3另一侧的导热板71-4上设有腰型凹槽71-10。

本实用新型提供两种具体的实施案例，实施方式1，ECU组件布置在电机顶部；实施方式2，ECU组件布置在电机侧方，外部线束接口朝向不同，具体实施可根据电动助力转向系统总成在整车安装方向及空间尺寸约束选择。

助力转向原理：如图1所示，方向盘1和管柱3相连，管柱3中输入轴2与输出轴6之间设有扭矩转角传感器4，动力单元7与减速机构5相连，减速机构5与输出轴6相连。当转动方向盘1时，输入轴2相对输出轴6形成角度差，扭矩转角传感器4检测扭矩角度与方向盘转角，并把该信号传递给动力单元7中ECU组件，ECU 组件根据该信号驱动电机，电机的转矩通过减速机构5作用到输出轴6，实现助力。输出轴6通过中间轴8与机械转向机9相连，转矩转化为齿条轴向力，驱动车轮实现转向。

实施方式1：

如图2~图9所示，ECU组件A72a由ECU壳体A72a-1，副PCB板A72a-2，若干安装螺钉，连接器A72a-7组成，连接器A72a-7嵌入注塑在ECU壳体A72a-1内，连接器A72a-7连接直角Pin针A72a-8，ECU壳体A72a-1内设有外部连接器接口A72a-4，外部连接器接口A72a-4中含若干接口Pin针A72a-6，ECU壳体A72a-1还设有三相转接端子A72a-5，衬套。副PCB板A72a-2通过两处副定位柱A72a-10定位，通过安装螺钉安装固定在衬套上，直角Pin针A72a-8的转接端与副PCB板A72a-2上对应焊接孔焊接，形成焊接区；三相转接端子A72a-5的三相焊接端与副PCB板A72a-2上对应焊接孔焊接，形成焊接区；外部连接器接口A72a-4的接口Pin针A72a-6的接口焊接端与副PCB板A72a-2上对应焊接孔焊接，依次形成焊接区，实现电连接。

ECU壳体A72a-1上U型槽与电机壳体71-1上的凸筋通过粘接胶75配合，实现ECU组件A72a与电机组件71的连接，同时，副PCB板A72a-2上设有穿孔与三相转接端子A72a-5的三相对插端位置一一对应，电机组件71中含一组三相电源Pin针71-7，当ECU组件A72a与电机组件71对配安装时，三相电源Pin针71-7穿过穿孔与三相对插端对插配合，实现电连接。同时，电机组件71中还包含有导热板71-4与电机轴71-2，电机轴上71-2安装有磁铁组件71-3，导热板71-4上设有扇形凸台71-8，副PCB板A72a-2与扇形凸台71-8之间设有导热胶，用于副PCB板A72a-2的导热。副PCB板A72a-2上RPS芯片A72a-3位于磁铁组件71-3正上方，用于电机转角信号测量。

ECU组件A72a与电机组件71安装完成后，主PCB板A77通过ECU壳体A72a-1上两处主定位柱A72a-9定位，通过固定螺钉安装固定在螺钉孔上，直角Pin针A72a-8的转接端与主PCB板A77上对应焊接孔焊接，形成焊接区域，实现电连接。矩形凸台71-9与主PCB板A77之间设有导热脂A78，用于主PCB板 A77的导热，电机壳体71-1两侧设有隔板，加速电机散热。电机壳体71-1还设有凸筋，与ECU壳体A72a-1上的凸筋构成完整一圈，共同与盖板A73a配合，整圈筋与盖板A73a通过密封胶76实现粘接密封，盖板A73a上还设有卡槽，用于盖板A73a的限位。

实施方式2：

如图10~图17所示， ECU组件B72b由ECU壳体B72b-1，副PCB板B72b-2，若干安装螺钉，连接器B72b-7组成，连接器B72b-7嵌入注塑在ECU壳体B72b-1内，连接器B72b-7连接直角Pin针B72b-8， ECU壳体B72b-1内设有外部连接器接口B72b-4，外部连接器接口B72b-4中含若干接口Pin针B72b-6， ECU壳体B72b-1还设有衬套。副PCB板B72b-2通过两处副定位柱B72b-10定位，通过安装螺钉安装固定在衬套上，直角Pin针B72b-8的转接端，与副PCB板B72b-2上对应焊接孔焊接，形成焊接区；外部连接器接口B72b-4的接口Pin针B72b-6的接口焊接端与副PCB板B72b-2上对应焊接孔焊接，依次形成焊接区，实现电连接。

ECU壳体B72b-1上U型槽与电机壳体71-1上的凸筋通过粘接胶B710配合，实现ECU组件B72b与电机组件71的连接。此外，电机壳体71-1上设有矩形凸台71-9，矩形凸台71-9与副PCB板B72b-2之间设有导热脂B79，用于副PCB板B72b-2的导热，电机壳体71-1两侧设有隔板，加速电机散热。

电机组件71上设有导热板71-4，电机轴71-2，电机轴71-2上安装有磁铁组件71-3，电机组件71还设有三相电源Pin针71-7。导热板71-4上设有扇形凸台71-8，螺钉孔。ECU组件B72b与电机组件77安装完成后，主PCB板B712通过ECU壳体B72b-1上两处主定位柱B72b-9定位，通过固定螺钉安装固定在螺钉孔上，直角Pin针B72b-8的转接端与主PCB板B712上对应焊接孔焊接，形成焊接区域，实现电连接。三相电源Pin针71-7与主PCB板B712上对应焊接孔焊接，形成焊接区域。主PCB板B712上RPS芯片B714位于磁铁组件71-3正上方，用于电机转角信号测量。扇形凸台71-8与主PCB板B712之间设有导热胶B713，用于主PCB板B712的导热，电机壳体71-1还设有凸筋与ECU壳体B72b-1上的凸筋构成完整一圈，共同与盖板B73b配合，整圈筋与盖板B73b通过密封胶B711实现粘接密封，盖板B73b上还设有卡槽，用于盖板B73b的限位。

本实用新型主PCB板与副PCB板垂直方式布置在电机侧，空间体积小，电机侧方PCB板长度尺寸不受电机直径限制，可随电机壳体加长而加长，便于元器件布置。

两块PCB板散热均通过导热胶/导热脂传到电机壳体，电机壳体上设有两组隔板，提高散热效率。

连接器实现了主PCB板与副PCB板的电连接，连接器嵌入注塑在ECU壳体内，一体式结构与使用单独连接器转接方案相比，大大简化了产品结构和制造工序，与柔性PCB板板方式相比成本更低。

ECU组件与电机组件的固定，及二者与盖板的固定均采用粘胶方式，工序简单。

外部连接器接口可根据总成安装位置和操作空间进行灵活的选择实施案例1或实施案例2。

Claims (9)

1.一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，包括电机组件、ECU组件、盖板，其特征在于：电机组件（71）的一侧连接设有ECU组件，电机组件（71）及ECU组件通过盖板密封；

所述的ECU组件位于电机组件（71）的顶部位置或者电机组件（71）的侧面位置；ECU组件A（72a）包括ECU壳体A、副PCB板A、RPS芯片A、外部连接器接口A、三相转接端子A、接口Pin针A、连接器A、直角Pin针A、主定位柱A、副定位柱A，位于ECU壳体A（72a-1）的顶部一侧设有若干外部连接器接口A（72a-4），外部连接器接口A（72a-4）内设有若干接口Pin针A（72a-6），位于外部连接器接口A（72a-4）下方的ECU壳体A（72a-1）内壁上连接设有连接器A（72a-7）的上端，位于ECU壳体A（72a-1）的顶部另一侧的内壁上分别设有三相转接端子A（72a-5），ECU壳体A（72a-1）的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板A（72a-2），所述的连接器A（72a-7）的下端连接直角Pin针A（72a-8）的上端，直角Pin针A（72a-8）的下端贯穿副PCB板A（72a-2）；所述的副PCB板A（72a-2）的底部连接RPS芯片A（72a-3）；

ECU组件B（72b）包括ECU壳体B、副PCB板B、外部连接器接口B、三相转接端子B、接口Pin针B、连接器B、直角Pin针B、主定位柱B、副定位柱B，位于ECU壳体B（72b-1）的顶部一侧设有若干外部连接器接口B（72b-4），外部连接器接口B（72b-4）内设有若干接口Pin针B（72b-6），位于外部连接器接口B（72b-4）一侧下方的ECU壳体B（72b-1）内壁上连接设有连接器B（72b-7）的上端，ECU壳体B（72b-1）的下方采用安装螺钉连接设有副PCB板B（72b-2），所述的连接器B（72b-7）的下端连接直角Pin针B（72b-8）的上端，直角Pin针B（72b-8）的下端贯穿副PCB板B（72b-2）；

所述的电机组件（71）的顶部采用导热胶A（74）及粘接胶A（75）连接ECU组件A（72a）；所述的电机组件（71）的侧面采用密封胶A（76）与盖板A（73a）连接，位于盖板A（73a）与电机组件（71）的侧面之间设有主PCB板A（77），主PCB板A（77）的四周分别采用固定螺钉与电机组件（71）连接，所述的主PCB板A（77）与电机组件（71）之间设有导热脂A（78）；

所述的电机组件（71）的侧面采用导热脂B（79）及粘接胶B（710）连接ECU组件B（72b）；所述的电机组件（71）的顶部采用密封胶B（711）与盖板B（73b）连接，位于盖板B（73b）与电机组件（71）的顶部之间设有主PCB板B（712），主PCB板B（712）的四周分别采用固定螺钉与电机组件（71）连接，所述的主PCB板B（712）与电机组件（71）之间设有导热胶B（713），主PCB板B（712）的底部连接RPS芯片B（714）；

所述的电机组件（71）包括电机壳体、导热板、电机轴、转子、定子、三相电源Pin针、磁铁组件，电机壳体（71-1）的顶部连接设有导热板（71-4），位于电机壳体（71-1）内部设有电机轴（71-2），电机轴（71-2）的中部套设有转子（71-5），转子（71-5）的外侧套设有定子（71-6），位于定子（71-6）的上端设有三相电源Pin针（71-7）；所述的电机轴（71-2）的顶部贯穿导热板（71-4）并采用连接件连接磁铁组件（71-3）；位于磁铁组件（71-3）一侧的导热板（71-4）上设有扇形凸台（71-8）；位于电机壳体（71-1）的侧面设有若干矩形凸台（71-9）；位于磁铁组件（71-3）侧的导热板（71-4）上设有腰型凹槽（71-10）。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的ECU壳体A（72a-1）内部的左右两侧分别设有副定位柱A（72a-10），ECU壳体A（72a-1）的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱A（72a-9）。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的ECU壳体A（72a-1）的结构与电机组件（71）的顶部的结构相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的盖板A（73a）及主PCB板A（77）为矩形面板结构，盖板A（73a）的外缘设有若干卡槽。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的密封胶A（76）为矩形框架结构。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的ECU壳体B（72b-1）内部的左右两侧分别设有副定位柱B（72b-10），ECU壳体B（72b-1）的侧面设有左右两侧分别设有主定位柱B（72b-9）。

7.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的ECU壳体B（72b-1）的结构与电机组件（71）的侧面的结构相匹配。

8.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的盖板B（73b）及主PCB板B（712）为矩形面板的一侧设有圆弧结构，盖板B（73b）的外缘设有若干卡槽。

9.根据权利要求1所述的一种紧凑型电动助力转向的动力单元结构，其特征在于：所述的粘接胶B（710）为U型框架结构。

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