[实用新型]一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车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领域。

背景技术

汽车电动助力转向系统(Electrical Power Steering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。

发明内容

本发明提出了一种汽车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。

本发明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(Printed Circuit Board，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。

本发明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,本发明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是本发明的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置壳体示意图；

图2是本发明的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置传动轴示意图；

图3是本发明的一种汽车EPS系统控制器与传感器一体化装置转子齿轮示意图；