高度集成的EPS系统技术方案

提供了用于电动助力转向系统的马达组件的技术方案。该马达组件包括马达，该马达被配置用以旋转马达轴以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴。该马达组件还包括电路卡组件，该电路卡组件包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器，该转矩和角度传感器被配置用以测量输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角。该电路卡组件的印刷电路板被布置成垂直于转向柱的旋转轴线。该马达组件还包括外壳和蜗轴，该外壳联接到马达并容纳电路卡组件，该蜗轴联接成与该马达轴一起旋转，并且该蜗轴具有围绕该蜗轴以螺旋形设置的螺纹，用以驱动联接到输出轴的蜗轮。

【技术实现步骤摘要】
高度集成的EPS系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2019年5月16日递交的美国第62/848,829号临时专利申请的优先权，在此通过援引整体纳入该临时专利申请的公开内容。
本申请概括而言涉及一种用于电动助力转向(EPS)系统的马达，更具体而言涉及一种用于转矩传感器、角度传感器和马达位置传感器的集成控制系统。
技术介绍
马达组件，尤其是包括无刷马达的用于EPS系统的马达组件可能相对较大并且存在封装上的困难。EPS系统一般还包括转矩和角度传感器，它们必须被容置在EPS系统的机械封装(mechanicalpackaging)中。大尺寸的马达组件和这些独立的传感器的组合可能会干扰其它的车辆组成部件，导致设置定位的选择变得有限，从一种平台类型到另一种平台类型的通用性很差或不存在，成本高且安装复杂。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，一种用于电动助力转向系统的马达组件包括马达，该马达被配置用以旋转马达轴以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴。该马达组件还包括电路卡组件，该电路卡组件包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器。该转矩和角度传感器被配置用以测量输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角(differentialangle，差分角)。电路卡组件的印刷电路板被布置成垂直于转向柱的旋转轴线。根据一个或多个实施例，一种用于电动助力转向系统的马达组件包括马达，该马达被配置用以旋转马达轴，以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴。该马达组件还包括外壳，该外壳联接到该马达并容纳(包含)电路卡组件，该电路卡组件包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器。转矩和角度传感器被配置用以测量输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角。该马达组件还包括蜗轴(wormshaft，蜗杆)，该蜗轴被联接成与该马达轴一起旋转，该蜗轴具有围绕该蜗轴以螺旋形设置的螺纹(worm，螺纹部)，用以驱动联接到输出轴的蜗轮。蜗轴和蜗轮各自设置在外壳内。根据一个或多个实施例，一种用于电动助力转向系统的马达组件包括马达，该马达被配置用以旋转马达轴以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴。该马达组件还包括电路卡组件，该电路卡组件包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器。该转矩和角度传感器被配置用以测量输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角。该电路卡组件还包括设置在印刷电路板上的位置传感器，该位置传感器被配置用以测量马达轴的旋转位置。附图说明在说明书随附的权利要求中特别指出并明确地请求保护本公开的主题。通过以下结合附图而做的详细描述，本公开的前述及其它的特征以及优点显而易见，在图中：图1是根据本公开的一些实施例的用于电动助力转向系统的马达组件的剖视图；图2是图1的马达组件的立体图；图3是图1的马达组件的侧视图；图4是根据本公开的一些实施例的用于电动助力转向系统的马达组件的侧视图；以及图5是根据本公开的一些实施例的用于电动助力转向系统的马达组件的立体图。具体实施方式现在参照附图，这里将参照特定实施例来描述本公开，但并不以之为限，应理解的是，所公开的实施例仅是对本公开的诠释，其可以通过各种可供选择(备选)的形式来具体化。这些图不必是按比例绘制的；某些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，这里公开的特定的结构及功能性的细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为教导本领域技术人员以各种不同方式应用本公开的一种有代表性的基础。图1～图3示出了根据本公开的一些实施例的用于车辆的电动助力转向(EPS)系统的第一马达组件10。具体而言，第一马达组件10被配置为附接到转向柱20，该转向柱包括输入轴22，该输入轴22通过扭杆26联接到输出轴24。输入轴22可以连接到由车辆的操作者转动的方向盘。输出轴24可以连接到用于使车辆转向的一个或多个车轮(roadwheel，行走轮)。扭杆26可以在输入轴22与输出轴24之间提供一定程度的相对旋转，并且该相对旋转可以与施加在输入轴22与输出轴24之间的转矩成比例。因此，输入轴22与输出轴24之间的相对旋转的测量(值)可以用于确定所施加的转矩。所施加的转矩可以随着施加到方向盘的力和/或通过输出轴24从一个或多个车轮传递的旋转力的变化而变化。柱形管(columntube，转向柱管)28可以围绕输入轴22和/或输出轴24中的一个或多个。柱形管28可以被固定到车辆的结构部件上。马达组件10包括马达(motor，电机)30，该马达被配置用以旋转马达轴32以将驱动转矩施加到输出轴24。在一些实施例中，马达30可以是无刷型马达，例如DC无刷马达。在一些实施例中，马达30可以是包括用于向转子输送电力的电刷(brush)的有刷型马达。在一些实施例中，马达30可以是AC马达，例如永磁同步马达(PMSM)。然而，这些仅是示例，而马达30可以包括任何类型的电动马达。马达组件10还包括蜗轴34，该蜗轴联接成与该马达轴32一起旋转。蜗轴34包括具有螺旋形状的螺纹36，该螺纹与联接到输出轴24的蜗轮38啮合(接合)。因此，马达30能够借助由螺纹和蜗轮38提供的齿轮减速和驱动方向的改变来驱动输出轴24。马达组件10还包括电路卡组件(CCA)40，该电路卡组件包括印刷电路板42和安装到印刷电路板42的多个电气部件。如图所示，印刷电路板42沿与转向柱20的旋转轴垂直的平面延伸，其中转向柱20的旋转轴线是这样的轴线：输入轴22和/或输出轴24被配置为绕该轴线旋转。更具体而言，印刷电路板42以与输入轴22垂直并相邻的方式延伸。印刷电路板42平行于蜗轴34并与蜗轴间隔开。CCA40包括转矩和角度传感器芯片44，该传感器芯片设置在印刷电路板42上并被配置用以测量输入轴22的旋转位置与输出轴24的旋转位置之间的差动角。由转矩和角度传感器芯片44测得的差动角可以用来确定扭杆26的扭转量。结合关于扭杆的特性的信息，转矩和角度传感器芯片44可用于确定施加到输入轴22和/或输出轴24中的任一个或两者的转矩。马达组件10还包括马达位置传感器46，该马达位置传感器被配置用以测量马达轴32的旋转位置。通过测量马达轴32的位置，能以高精度确定输出轴24的位置。在一些实施例中，且如图1～图3所示，马达位置传感器46直接联接到马达轴32，其中马达轴32在马达位置传感器46与蜗轴34之间延伸。马达位置传感器46包括径向突出部47，该径向突出部可用于保持马达位置传感器46和/或用于保持接线连接(wiringconnection)(例如接线插座)。柔性(挠性)导体48将马达位置传感器46连接到CCA40，用以将信息从马达位置传感器46传输到位于CCA40上的控制器和/或通信桥。柔性导体48还可以从CCA40向马达位置传感器46提供电力。柔性导体48可以包括一条或多条电线，例如股绞电线(strandedwire，股绞线)或实心金属线。备选地或附加地，柔性导体48可以包括具有沿着柔性基板的长度设置的导电迹线的带状电缆或柔性电路板。转子组件50包括联接到输入轴22的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动助力转向系统的马达组件，包括：/n马达，配置为用以旋转马达轴，以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴；/n电路卡组件，其包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器，所述转矩和角度传感器被配置为用以测量所述输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角；以及/n其中，所述电路卡组件的印刷电路板被设置为与所述转向柱的旋转轴线垂直。/n

【技术特征摘要】
20190516 US 62/848,8291.一种用于电动助力转向系统的马达组件，包括：
马达，配置为用以旋转马达轴，以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴；
电路卡组件，其包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器，所述转矩和角度传感器被配置为用以测量所述输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角；以及
其中，所述电路卡组件的印刷电路板被设置为与所述转向柱的旋转轴线垂直。


2.根据权利要求1所述的马达组件，其中，所述电路卡组件还包括方向盘角度传感器，所述方向盘角度传感器被配置为用以测量所述输入轴的绝对角度。


3.根据权利要求1所述的马达组件，还包括与所述电路卡组件通信的马达位置传感器，所述马达位置传感器被配置为用以测量所述马达轴的旋转位置。


4.根据权利要求3所述的马达组件，其中，所述马达位置传感器与所述电路卡组件间隔开并且通过柔性导体连接到所述电路卡组件。


5.根据权利要求3所述的马达组件，其中，所述马达轴联接至蜗轴，所述蜗轴具有围绕所述蜗轴以螺旋形设置的螺纹，而所述马达轴在所述马达位置传感器与所述蜗轴之间延伸。


6.根据权利要求3所述的马达组件，其中，所述马达轴联接至蜗轴，所述蜗轴具有围绕所述蜗轴以螺旋形设置的螺纹，而所述蜗轴在所述马达轴与所述马达位置传感器之间延伸。


7.根据权利要求1所述的马达组件，还包括：
蜗轴，联接成与所述马达轴一起旋转，所述蜗轴具有围绕所述蜗轴以螺旋形设置的螺纹，用以驱动联接到所述输出轴的蜗轮；以及
外壳，其容纳所述电路卡组件、所述蜗轴和所述蜗轮。


8.根据权利要求1所述的马达组件，其中，所述马达为无刷式马达。


9.一种用于电动助力转向系统的马达组件，包括：
马达，配置为用以旋转马达轴，以将驱动转矩施加到转向柱的输出轴；
外壳，其联接到所述马达并容纳电路卡组件，所述电路卡组件包括设置在印刷电路板上的转矩和角度传感器，所述转矩和角度传感器被配置为用以测量所述输出轴的旋转位置与输入轴的旋转位置之间的差动角；
蜗轴，其联接成与所述马达轴一起旋转，所述蜗轴具有围绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹卫民，杨昆，P·C·隆居马尔，E·D·帕托克，
申请(专利权)人：操纵技术IP控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US