一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置制造方法及图纸

一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，属于汽车转向控制检测技术领域。本发明专利技术设计了一种新的应用于汽车EPS系统的控制测量装置，通过将控制器底座和管座安装壳体注塑为一体，达到结构紧凑、安装方便的目的；通过将控制器和传感器设计到同一PCB电路板中，达到了控制器传感器一体化的目标；通过测量两对传动比为1.6的齿轮啮合时的旋转角度，使测量范围达到‑900°～900°；通过对啮合齿轮预紧口的设计，来消除正反转动时，齿轮啮合间隙，保证传动平稳。本实用新型专利技术设计灵活巧妙，解决现有汽车EPS系统控制及测量装置结构复杂、体积大、成本高、安装不便的问题。

A vehicle EPS system controller and sensor integrated device

A vehicle EPS system controller and sensor integration device, which belongs to the automotive steering control detection technology field. Control the measuring device of the invention has designed a new application in the automotive EPS system, the controller base and socket installation of the injection as a whole, to achieve compact structure, convenient installation; the design of the controller and the sensor to the same PCB circuit board, achieves the goal of integration of sensor controller by measuring two; the transmission ratio of the rotation angle for gear meshing is 1.6, the measuring range of reached 900 degrees to 900 degrees; through the design of gear pre export, to eliminate the rotation, gear meshing clearance, to ensure the smooth transmission. The design of the utility model is flexible and ingenious, and solves the problems of complex structure, large volume, high cost and inconvenient installation of the existing automobile EPS system control and measurement device.

【技术实现步骤摘要】
一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置
本专利技术涉及一种汽车EPS用控制及测量装置，尤其涉及一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，当方向盘转动时，用于测量对方向盘进行转动操作时在输入轴与输出轴之间产生的扭矩和弹性轴旋转角度，属于汽车转向控制检测

技术介绍
汽车电动助力转向系统(ElectricalPowerSteering简称EPS)是通过电子控制单元采集并分析处理汽车转向系统中的扭矩信号、方向盘转角信号及车速信号后控制助力电动机的转速和转向，以达到提供实时随速转向助力并改善驾驶舒适性与安全性的目的。目前应用于汽车的EPS系统主要由转向(扭矩和角度)传感器、电子控制单元(也称控制器)、转向机构等组成，传统的EPS系统中控制器和传感器分为两个独立单元，分别独立安装在EPS系统中，通过线束进行通信。导致生产时分别进行控制器和传感器的加工，增加了物料及劳动成本，还要考虑线束的安置。因此亟待设计一种新型的应用于汽车EPS系统的控制器传感器一体化装置，并改变其配套结构以达到减小结构尺寸，集测量与控制一体化，节约成本，安装方便，提高响应速度与灵敏度的目的。
技术实现思路
本专利技术提出了一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，该装置安装在汽车方向盘与助力电动机之间，用于测量方向盘转动时输入轴与输出轴之间的扭矩及方向盘的转向角度，并对电机进行控制，以解决现有汽车EPS系统控制及测量装置结构复杂、体积大、成本高、安装不便的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，由壳体部分，机械传动部分，扭矩角度测量部分以及印制电路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB电路板)一体化部分组成；所述壳体部分包括电机安装位，管柱安装位，PCB电路板安装位，蜗杆槽，轴承固定位；所述机械传动部分包括弹性扭杆轴，输入轴，输出轴，扭杆；所述扭矩角度测量部分包转子上齿轮、转子下齿轮、导磁环、转子安装槽、永磁体；所述PCB电路板一体化部分包括PCB电路板、上双齿轮、下双齿轮。本专利技术采用的技术方案工作原理如下：当车辆直线行驶或怠速时，方向盘无扭矩输入时，输入轴与输出轴之间无相对转动，此时固定在输入端的永磁体和固定在输出端的转子齿轮处于零点位置，此时转子齿轮中间位置的环形通道内无磁场，无扭矩信号，无角度信号；驾驶员于方向盘上施加力时，由于扭杆的形变作用，输入端与输出端发生相对转动，使永磁体与转子齿轮发生相对转动，此时转子齿轮中间位置的环形通道内充满磁场，随着相对位移差的增大，环形通道内的磁场越强，位于环形通道内的两个扭矩芯片根据磁场的变化产生扭矩信号，以此测量扭矩；与此同时，PCB电路板上的上下两组双齿轮分别与转子齿轮的上下两齿轮啮合，双齿轮内部的磁铁随之旋转，位于双齿轮下方的角度芯片测量其旋转角度，根据所设计的传动比，运用角度算法，计算实际旋转角度，试测量范围达到0°-1800°；当驾驶员施加于方向盘上的扭矩增大到输入轴与输出轴达到转动限位后，弹性扭杆轴将达到最大允许扭转变形，此时控制器提供给助力电机的电压将不再增加，助力系统提供的助力扭矩也将不再增大，若此时驾驶员继续增大施加于方向盘上的扭矩，这些额外的扭矩将通过输入轴直接传递给与之接触的输出轴，再通过输出轴后端传递给转向机构，角度测量正常进行；与现有汽车EPS系统控制器传感器装置相比,本专利技术所达到的有益效果为：(1)控制器安装底座与EPS系统壳体制造为一体，无须单独给控制器制造底座，节约原材料，节省成本，无须为控制器寻找安装位置，达到了结构紧凑，安装方便的目的；(2)控制器与传感器电路部分设计在同一PCB电路板上，PCB电路板上下两侧分别安装双齿轮，实现了角度和扭矩的一体化测量，无须单独为传感器制作PCB电路板，同时省了设计、安装传感器壳体的工作，真正实现了控制器与传感器一体化；(3)PCB电路板的安装位靠近电机，节约了线束尺寸，控制器连接电机线束的插座受到更小的拉力，提高了产品的可靠性。附图说明图1是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置壳体示意图；图2是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置传动轴示意图；图3是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置转子齿轮示意图；图4是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置导磁环示意图；图5是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置转子齿轮剖视图；图6是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置永磁体示意图；图7是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置控制器传感器一体化示意图；图8是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置双齿轮示意图；图9是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置总成装配图；图10是本专利技术的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置总成爆炸图。图中：1为弹性轴输入轴；2为永磁体；3为扭杆；4为转子齿轮；5为外壳体；6为弹性轴输出轴；7为电机；8为PCB电路板底座；9为PCB电路板罩壳卡扣；10为PCB电路板；11为PCB电路板罩壳；12为PCB电路板安装螺丝孔；13为电机安装螺丝孔；14为蜗杆槽；15为管柱安装螺丝孔；16为轴承安装位；17为轴承限位；18为转子齿轮限位环；19为齿轮槽；20为永磁体安装位；21为蝴蝶口；22为第一转子齿轮；23为导磁环；24为环形通道；25为第二转子齿轮；26为定位齿轮；27为磁铁；28为磁铁固定环内侧；29为第一双齿轮；30为第二双齿轮；31为PCB电路板螺丝孔；32为扭矩芯片安装位；33为底座开口；34为插座安装口；35为轴承固定位；36为转子定位环；37为导磁环凸起；38为漏磁孔；39为双齿轮套；40为引脚；41为环形卡扣；42为预紧口；43为预紧凸起；44为转子凸起。具体实施方式在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实施方式的所有特征。然而应该了解，在开发任何这种实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而又所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本专利技术公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，由壳体部分，机械传动部分，扭矩角度测量部分以及PCB电路板一体化部分组成。所述壳体部分包括外壳体5，散热板8，PCB电路板罩壳卡扣9，PCB电路板罩壳11，PCB电路板安装螺丝孔12，电机安装螺丝孔13，蜗杆槽14，管柱安装位15，轴承固定位16，底座开口33，插座安装口34。所述机械传动部分包括弹性轴输入轴1，扭杆3，输出端6，电机7，轴承限位17，转子齿轮限位18，转子齿轮齿槽19，永磁体安装位20，蝴蝶口21，轴承固定位35。所述扭矩角度测量部分包括永磁体2，转子齿轮4，第一转子齿轮22，导磁环23，环形通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，由壳体部分，机械传动部分，扭矩角度测量部分以及PCB电路板一体化部分组成；所述壳体部分包括外壳体(5)，PCB电路板底座(8)，PCB电路板罩壳卡扣(9)，PCB电路板罩壳(11)，PCB电路板安装螺丝孔(12)，电机安装螺丝孔(13)，蜗杆槽(14)，管柱安装位(15)，轴承固定位(16)，底座开口(33)，插座安装口(34)；所述机械传动部分包括弹性轴输入轴(1)，扭杆(3)，输出端(6)，电机(7)，轴承限位(17)，转子齿轮限位(18)，转子齿轮齿槽(19)，永磁体安装位(20)，蝴蝶口(21)，轴承固定位(35)；所述扭矩角度测量部分包括永磁体(2)，转子齿轮(4)，第一转子齿轮(22)，导磁环(23)，环形通道(24)，第二转子齿轮(25)，固定齿轮(26)，磁铁(27)，磁铁固定环内侧(28)，转子定位环(36)，导磁环凸起(37)，漏磁孔(38)，转子凸起(44)；所述PCB电路板一体化部分包括PCB电路板(10)，第一双齿轮(29)，第二双齿轮(30)，PCB电路板螺丝孔(31)，扭矩芯片安装位(32)，双齿轮套(39)，引脚(40)，环形卡扣(41)，预紧口(42)，预紧凸起(43)；所述壳体部分包括PCB电路板安装端，电机安装端，机械传动部分安装端，其中，所述PCB电路板(10)的四个螺丝孔与所述PCB电路板安装螺丝孔(12)对齐，通过螺丝拧紧固定；电机上的螺丝孔与所述电机安装螺丝孔(13)中心对齐，通过螺丝拧紧固定；所述PCB电路板底座(8)位于所述蜗杆槽(14)上方，靠近所述电机(7)，以便缩短所述电机(7)与PCB电路板之间通信线束的长度；所述底座(8)的所述底座开口(33)与所述外壳体(5)同心；PCB电路板安装端的所述插座安装口(34)通过所述电机(7)引出的线束与所述PCB电路板(10)连接；所述PCB电路板(10)上的双齿轮在所述底座开口(33)位置与所述转子齿轮(4)啮合；所述电机(7)与弹性轴通过蜗杆传输动力，所述蜗杆安装在所述蜗杆槽(14)，所述弹性轴输出轴(6)上的滚珠轴承通过所述轴承固定位(16)固定在壳体内部，以此固定所述弹性轴；管柱通过管柱安装螺丝孔(15)固定在壳体上，所述底座(8)具有一定的厚度，使所述PCB电路板(10)与所述齿轮转子(4)上的环形通道处于同一水平面，目的是所述PCB电路板(10)上的两个双齿轮更好的与所述转子齿轮(4)啮合。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置，由壳体部分，机械传动部分，扭矩角度测量部分以及PCB电路板一体化部分组成；所述壳体部分包括外壳体(5)，PCB电路板底座(8)，PCB电路板罩壳卡扣(9)，PCB电路板罩壳(11)，PCB电路板安装螺丝孔(12)，电机安装螺丝孔(13)，蜗杆槽(14)，管柱安装位(15)，轴承固定位(16)，底座开口(33)，插座安装口(34)；所述机械传动部分包括弹性轴输入轴(1)，扭杆(3)，输出端(6)，电机(7)，轴承限位(17)，转子齿轮限位(18)，转子齿轮齿槽(19)，永磁体安装位(20)，蝴蝶口(21)，轴承固定位(35)；所述扭矩角度测量部分包括永磁体(2)，转子齿轮(4)，第一转子齿轮(22)，导磁环(23)，环形通道(24)，第二转子齿轮(25)，固定齿轮(26)，磁铁(27)，磁铁固定环内侧(28)，转子定位环(36)，导磁环凸起(37)，漏磁孔(38)，转子凸起(44)；所述PCB电路板一体化部分包括PCB电路板(10)，第一双齿轮(29)，第二双齿轮(30)，PCB电路板螺丝孔(31)，扭矩芯片安装位(32)，双齿轮套(39)，引脚(40)，环形卡扣(41)，预紧口(42)，预紧凸起(43)；所述壳体部分包括PCB电路板安装端，电机安装端，机械传动部分安装端，其中，所述PCB电路板(10)的四个螺丝孔与所述PCB电路板安装螺丝孔(12)对齐，通过螺丝拧紧固定；电机上的螺丝孔与所述电机安装螺丝孔(13)中心对齐，通过螺丝拧紧固定；所述PCB电路板底座(8)位于所述蜗杆槽(14)上方，靠近所述电机(7)，以便缩短所述电机(7)与PCB电路板之间通信线束的长度；所述底座(8)的所述底座开口(33)与所述外壳体(5)同心；PCB电路板安装端的所述插座安装口(34)通过所述电机(7)引出的线束与所述PCB电路板(10)连接；所述PCB电路板(10)上的双齿轮在所述底座开口(33)位置与所述转子齿轮(4)啮合；所述电机(7)与弹性轴通过蜗杆传输动力，所述蜗杆安装在所述蜗杆槽(14)，所述弹性轴输出轴(6)上的滚珠轴承通过所述轴承固定位(16)固定在壳体内部，以此固定所述弹性轴；管柱通过管柱安装螺丝孔(15)固定在壳体上，所述底座(8)具有一定的厚度，使所述PCB电路板(10)与所述齿轮转子(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳玲，陈杰，张超，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23