CN105339238B - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明的特征是，电动机框架(20)、外壳(25)以及板(21)与电动机(11)的输出轴(28)同轴地一体构成，电动机框架(20)、外壳(25)和板(21)中的至少一方由镁或镁合金形成。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及利用例如电动机的旋转力对车辆的转向装置施加辅助力的电动动力转向装置的改进，其可实现装置的强度提高及耐振性提高、控制电路的安装面积的提高、轻量化及成本降低。

背景技术

以往，已知有为了使驾驶员能舒适地进行方向盘转向，而在转向力上施加辅助力的电动动力转向装置，该电动动力转向装置包括电动机和对电动机进行控制的控制装置。此外，伴随着高输出而会使得电动机体积增大，随之需要在确保散热性的同时提高装置的强度、提高耐振性，另外，因多功能化而使得电子元器件也增多，需要增加控制电路的安装面积。另外，为了实现改善环境问题的车辆的燃油效率的提高，强烈要求装置的轻量化，在专利文献1及专利文献2中公开有可实现上述要求的结构技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第3774624号公报

专利文献2：日本专利特开2012－143036号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1所公开的结构中，由于外壳在树脂制的电路壳体的外侧通过多个支承构件安装于散热器，因此，无法实现除了各支承构件之外的支承，由此，存在减速机构与电动机间的连接强度变弱、来自减速器侧的振动会传递至电动机侧、使得电动机框架等的强度容易降低这样的技术问题。

此外，仅通过外壳的支承构件而与散热器连接，无法将电动机侧的散热高效地传递至外壳，因而需要增大支承构件，会使外壳的重量增大，电路壳体的区域会变小，因而控制基板会变小，存在安装部件面积变小这样的技术问题。

另外，在车辆的转向装置通过齿条辅助方式(日文：ラックアシスト方式)或小齿轮辅助方式(日文：ピニオンアシスト方式)安装于减速机构的情况下，若电动机部和控制装置配置成在车辆发动机舱下的车辆底面侧露出到外部，则在行驶时碰到路面的飞石(日文：とび石)或压到掉落物时等，会对电动机部及控制装置施加外力，因而存在容易发生变形或损坏这样的技术问题。

另一方面，在专利文献2所公开的结构中，由于用树脂制的筒构件和树脂引导件覆盖控制单元的外周，因此，在配置成露出到车辆的外部的情况下，与上述同样地，在行驶时碰到路面的飞石或压到掉落物时等，会与上述电动机部及控制装置发生碰撞，因而存在容易发生变形或损坏这样的技术问题。

另外，由于用树脂制的筒构件和树脂引导件覆盖散热器的外周，无法有效地向散热器的外部散热，因此，需要增大散热器部，因而存在重量会增加这样的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种电动动力转向装置，其能在确保散热性的同时实现强度、耐振性及控制基板的安装面积的提高，并且能实现轻量化及成本削减。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动动力转向装置包括：电动机框架，将电动机内置在上述电动机框架内；外壳，该外壳内置有对上述电动机的旋转进行控制的控制电路；以及板，该板与上述外壳抵接，上述电动动力转向装置将上述电动机的旋转经由传递机构传递至车辆的转向轴，其特征是，上述电动动力转向装置包括控制装置框架，该控制装置框架的至少一部分被上述外壳覆盖，在该控制装置框架上装设有上述控制电路和对上述电动机进行驱动的动力部，且该控制装置框架设有与上述控制电路和上述动力部电连接的导电板，上述板具有与上述电动机的输出轴的轴心的延伸方向基本上垂直地延伸的壁面，上述控制装置框架在上述轴心的延伸方向上与上述板的上述壁面相对地配置，上述动力部以与上述板的上述壁面抵接的方式装设在上述控制装置框架的一个表面上，上述控制电路装设在上述控制装置框架的与上述一个表面为正反面关系的另一个表面上，上述电动机框架、上述外壳以及上述板与上述电动机的输出轴同轴且在上述轴心的延伸方向上并排地一体构成，上述电动机框架、上述外壳和上述板中的至少一方由镁或镁合金形成，上述电动机框架、上述外壳以及上述板通过螺钉一体地固定，上述电动机框架、上述外壳和上述板中的由镁或镁合金形成的至少一方形成有供上述螺钉贯穿的通孔。

发明效果

根据本发明的电动动力转向装置，由于包括：电动机框架，将电动机内置在上述电动机框架内；外壳，该外壳内置有对上述电动机的旋转进行控制的控制电路；以及板，该板与上述外壳抵接，上述电动动力转向装置将上述电动机的旋转经由传递机构传递至车辆的转向轴，上述电动动力转向装置包括控制装置框架，该控制装置框架的至少一部分被上述外壳覆盖，在该控制装置框架上装设有上述控制电路和对上述电动机进行驱动的动力部，且该控制装置框架设有与上述控制电路和上述动力部电连接的导电板，上述板具有与上述电动机的输出轴的轴心的延伸方向基本上垂直地延伸的壁面，上述控制装置框架在上述轴心的延伸方向上与上述板的上述壁面相对地配置，上述动力部以与上述板的上述壁面抵接的方式装设在上述控制装置框架的一个表面上，上述控制电路装设在上述控制装置框架的与上述一个表面为正反面关系的另一个表面上，上述电动机框架、上述外壳以及上述板与上述电动机的输出轴同轴且在上述轴心的延伸方向上并排地一体构成，上述电动机框架、上述外壳和上述板中的至少一方由镁或镁合金形成，上述电动机框架、上述外壳以及上述板通过螺钉一体地固定，上述电动机框架、上述外壳和上述板中的由镁或镁合金形成的至少一方形成有供上述螺钉贯穿的通孔，因此，具有如下效果：能在确保散热性的同时实现强度、耐振性及控制基板的安装面积的提高，并且能实现轻量化及成本削减。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的电动动力转向装置的立体图。

图2是表示本发明实施方式1的电动动力转向装置的剖视图。

图3是表示本发明实施方式2的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。

图4a是表示本发明实施方式3的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。

图4b是表示本发明实施方式4的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。

图5是表示本发明实施方式5的电动动力转向装置的剖视图。

图6a是表示本发明实施方式6的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。

图6b是表示本发明实施方式7的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。

图7a是表示本发明实施方式8的电动动力转向装置的剖视图。

图7b是表示本发明实施方式9的电动动力转向装置的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的电动动力转向装置的立体图，其示出了一般的柱型电动动力转向装置的结构。在图1中，该电动动力转向装置100包括：方向盘1，该方向盘1进行车辆的转向；转向轴2，该转向轴2与上述方向盘1连接；转向柱3，在该转向柱3内将转向轴2安装成能自由旋转；转矩传感器4，该转矩传感器4对方向盘1的转向转矩进行检测；车速传感器5，该车速传感器5对车辆的行驶速度进行检测；电动机11，该电动机11对方向盘1施加转向辅助力；控制装置12，该控制装置12输入转矩传感器4和车速传感器5的信号，并与转向转矩及车辆的行驶条件对应地对上述电动机11的驱动进行控制；传递机构13，该传递机构13与转向柱3连接，将电动机11的旋转传递至转向轴2；以及电源部14，该电源部14供给用于驱动电动机11的电流。

图2是表示本发明实施方式1的电动动力转向装置的剖视图。

如图2所示，电动机11由三相无刷电动机构成，其包括转子17、具有由U相、V相、W相组成的电枢绕组18的定子19以及覆盖定子19的外周部的电动机框架20。

如图2所示，控制装置12包括：控制电路22；动力部23，该动力部23用于驱动电动机11；控制装置框架24，在该控制装置框架(以下仅称为框架)24上嵌件成型有多个导电板；连接器27，该连接器27进行上述转矩传感器4、车速传感器5及电源部14的连接；外壳25，该外壳25包围控制电路22；以及导热率高的金属制的板21，该板21与外壳25抵接。

此外，与电动机11的输出轴28同轴地一体构成有电动机框架20、外壳25、板21，配置于电动机11的前方传递机构13一侧的上述板21和外壳25中的至少一个由镁或镁合金形成。

在如上所述构成的电动动力转向装置100中，通过将车辆的未图示的点火开关切换成接通状态，从而使电力从电源部14经由连接器27供给至控制装置12。此外，来自转矩传感器4和车速传感器5的信息信号输入至未图示的微型计算机中，该微型计算机通过连接器27安装于控制电路22。微型计算机运算出与转向辅助转矩相当的电流值，并利用上述动力部23将与所运算出的电流值相对应的电动机驱动电流供给至电动机11。电动机11与所供给的电动机驱动电流对应地朝所需的旋转方向输出所需量的辅助转矩。

在本实施方式1的电动动力转向装置中，包括：电动机11，该电动机11对车辆转向操作进行辅助；电动机框架20，将电动机11内置在上述电动机框架20内；外壳25，在该外壳25中内置有对电动机11的驱动进行控制的控制电路22；以及板21，该板21与上述外壳25抵接，上述电动动力转向装置100利用将电动机11的旋转传递至转向轴2的传递机构13来施加转向辅助力，其中，与电动机11的输出轴28同轴地一体构成电动机框架20、外壳25及板21，配置于电动机11的前方传递机构13一侧的板21和外壳25中的至少一方由镁或镁合金构成。

因而，当振动从传递机构13一侧传递至电动机11时，由于与现有的确保了散热性的框体材料中的铁系合金、铝合金相比，镁合金的振动衰减能力较大，为大约两倍以上，因而不容易传递至电动机侧，因此，能缓和电动机框架的应力，并能在确保散热性的同时提高耐振性。

此外，即便电动动力转向装置100安装成向车辆下部的路面侧露出，由于板21和外壳25中的至少一方由镁或镁合金形成，与现有的轻量化金属材料的铝合金相比，纵弹性系数较小，为大约0.6倍，而0.2(％)耐受力大致同等，因此，相同移位下的耐变形性及耐凹陷性比现有的铝合金高，且在变形、破裂等方面也比树脂材料强，因此，在碰到行驶时的飞石、与异物碰撞及压到掉落物时，能在确保轻量化及散热性的同时，提高装置的耐变形性或损坏强度。

另外，与铝合金、铁系合金相比，镁合金的比重较轻，分别为它们的大约0.7倍、大约0.2倍，与树脂材料大致同等，且导热率为铝合金的大约1/2倍，但与铁系合金、树脂材料相比，镁合金的导热率较大，分别为它们的大约1.3倍、大约60倍，因此，能在确保装置的散热性的同时实现轻量化。

实施方式2

图3是本发明实施方式2的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图，其是表示电动机11和控制装置12的结构的图。在图3中，电动机框架20、外壳25和板21这三个部位通过螺钉30固定。此外，板21和外壳25中的至少一个由镁或镁合金形成，且由镁或镁合金形成的至少一个部位设置有螺钉30用的通孔32。在由除了镁或镁合金以外的金属材料形成的部位上形成有阴螺纹部31，将螺钉30插通至通孔32并与阴螺纹部31螺合，通过产生螺钉轴力来施加进行夹持固定的结合力。其它结构与实施方式1相同。

根据这种结构，当对螺钉30施加紧固转矩的情况下，一般来说，镁合金的拉伸强度与铝合金、铁系合金相比较小，分别为它们的大约0.2倍、大约0.5倍，因此，与镁合金相比，更不容易发生因阴螺纹的塌溃而引起的螺钉轴力降低、紧固损坏，因此，能提高装置的强度及耐振性，并能获得与实施方式1相同的效果。

实施方式3

图4a是表示本发明实施方式3的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。在上述实施方式2中，将阴螺纹部31形成在由除了镁或镁合金之外的金属材料形成的部位处，但在图4a所示的实施方式3中，将阴螺纹部31形成在对电动机框架20进行翻边加工(日文：バーリング加工)后形成的翻边部33上。其它结构与实施方式2相同。根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

实施方式4

图4b是表示本发明实施方式4的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。在实施方式3中，将阴螺纹部31形成于翻边部33，但在图4b所示的实施方式4中，使用形成有阴螺纹部31的螺母34。其它结构与实施方式2相同。根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

实施方式5

图5是本发明实施方式5的电动动力转向装置的剖视图，其是表示作为一般的电动动力转向装置而构成的电动机和控制装置的结构的图。在图5中，外壳25和板21配置在电动机11的与输出轴28相反的一侧，至少电动机框架20、外壳25和板21中的至少一个由镁或镁合金形成。其它结构与实施方式2相同。根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

实施方式6

图6a是表示本发明实施方式6的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。在上述图5所示的实施方式5的结构中，在电动机框架20由镁或镁合金形成的情况下，在实施方式6中，如图6a所示，在板21上设置有阴螺纹31。

在如上所述构成的电动动力转向装置100中，由于能将电动机11的发热高效地散热到外部，因此，能使电动动力转向装置的散热性提高，并且在振动从传递机构13侧向电动机11传递时，来自传递机构13侧的振动会在电动机框架20中衰减，使得向控制装置12传递的振动变小，因此，能使控制装置12内的控制电路22上的安装部件的锡焊强度及上述连接器27的触点部的接触可靠性提高。

实施方式7

图6b是表示本发明实施方式7的电动动力转向装置的螺钉部的局部剖视放大图。在上述实施方式6中，将阴螺纹31设置在板21上，但在实施方式7中，如图6b所示，使用螺母34。其它结构与实施方式5相同。根据这种结构，也能获得与实施方式6相同的效果。

实施方式8

图7a是本发明实施方式8的电动动力转向装置的剖视图，其是表示作为一般的电动动力转向装置而构成的电动机和控制装置的结构的图。在图7a中，在由镁或镁合金形成的外壳25上几乎遍及全周地设置有环状的肋35，在与上述肋35抵接的板21上形成有大致环状的缺口部36，环状的肋35与环状的缺口部36彼此相对并紧密接触地固定。其它结构与实施方式2相同。

镁合金与铝合金相比，模铸性更好，因此，容易形成薄壁形状。因而，不需要二次加工，能削减成本。此外，由于能防止异物等从外部进入，且不需要使用粘接剂等，因此，能实现组装性提高及成本削减。此外，根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

实施方式9

图7b是本发明实施方式9的电动动力转向装置的剖视图，其是表示作为一般的电动动力转向装置而构成的电动机和控制装置的结构的图。在图7b中，在由镁或镁合金形成的外壳25上几乎遍及全周地设置有环状的肋35，在与上述外壳25抵接的连接器支承构件271上形成有大致环状的缺口部36，环状的肋35与环状的缺口部36彼此相对，两个部位被紧密接触地固定。其它结构与实施方式5相同。根据这种结构，也能获得与实施方式5及实施方式6相同的效果。

实施方式10

在本发明实施方式10的电动动力转向装置中，由镁或镁合金形成上述外壳25，将所内置的控制电路22的外周包围，使上述外壳25与电动机框架20和板21中的一方或两者遍及大致全周地紧密接触并固定。其它结构与实施方式2相同。

根据这种结构，由于外壳25与电动机框架20和板21中的一方或两方遍及大致全周地紧密接触并固定，因此，能提高电动动力转向装置的强度及衰减效果、散热性，能实现薄壁化，并使外壳25的内容积增大，由于能增大控制电路22，因此，能在实现轻量化的同时，增大电子元器件的安装面积。

此外，在通过模铸成型形成外壳25的情况下，由于与铝或铝合金相比，能形成薄壁形状，且能削减加工工序，因此，能降低成本。根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

实施方式11

在本发明实施方式11的电动动力转向装置中，由具有与设置有通孔32的部位大致相同的线热膨胀系数的金属材料来形成上述螺钉30。其它结构与实施方式2相同。

根据这种结构，铁系合金的线热膨胀系数与镁合金、铝合金相比，分别为它们的大约1/3倍、大约1/2倍，在因温度变化而发生的热收缩量方面，镁合金、铝合金比铁系合金更大，因此，若螺钉30的金属材料使用镁、镁合金、铝或铝合金等，则能防止低温时的螺钉轴力降低、高温时镁合金部件的塑性变形、损坏等的发生。此外，根据这种结构，也能获得与实施方式2相同的效果。

另外，本发明能在该发明的范围内将各实施方式自由组合，或是对各实施方式进行适当变形、省略。

工业上的可利用性

本发明能用于电动动力转向装置的领域，进而能用于使用该电动动力转向装置的汽车等车辆的领域。

(符号说明)

1 方向盘

2 转向轴

3 转向柱

4 转矩传感器

5 车速传感器

11 电动机

12 控制装置

13 传递机构

14 电源部

17 转子

18 电枢绕组

19 定子

20 电动机框架

21 板

22 控制电路

23 动力部

24 框架

25 外壳

27 连接器

271 连接器支承构件

28 输出轴

30 螺钉

31 阴螺纹部

32 通孔

33 翻边部

34 螺母

35 肋

36 缺口部

100 电动动力转向装置。

Claims (5)

1.一种电动动力转向装置，包括：电动机框架，将电动机内置在所述电动机框架内；外壳，该外壳内置有对所述电动机的旋转进行控制的控制电路；以及板，该板与所述外壳抵接，所述电动动力转向装置将所述电动机的旋转经由传递机构传递至车辆的转向轴，其特征在于，

所述电动动力转向装置包括控制装置框架，该控制装置框架的至少一部分被所述外壳覆盖，在该控制装置框架上装设有所述控制电路和对所述电动机进行驱动的动力部，且该控制装置框架设有与所述控制电路和所述动力部电连接的导电板，

所述板具有与所述电动机的输出轴的轴心的延伸方向基本上垂直地延伸的壁面，

所述控制装置框架在所述轴心的延伸方向上与所述板的所述壁面相对地配置，

所述动力部以与所述板的所述壁面抵接的方式装设在所述控制装置框架的一个表面上，

所述控制电路装设在所述控制装置框架的与所述一个表面为正反面关系的另一个表面上，

所述电动机框架、所述外壳以及所述板与所述电动机的输出轴同轴且在所述轴心的延伸方向上并排地一体构成，

所述外壳和所述板中的至少一方由镁或镁合金形成，

所述电动机框架、所述外壳以及所述板通过螺钉一体地固定，

所述外壳和所述板中的由镁或镁合金形成的至少一方形成有供所述螺钉贯穿的通孔，

所述电动机框架具有进行翻边加工后形成的翻边部，在所述翻边部形成有与所述螺钉螺合的阴螺纹部。

2.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述外壳和所述板配置在所述电动机的与所述传递机构相反一侧，

所述外壳和所述板中的至少一方由镁或镁合金形成。

3.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述外壳和所述板中的由镁或镁合金形成的至少一方包括基本遍及全周地形成的环状的肋，

与所述至少一方抵接的另外的一方形成有基本呈环状形成的缺口部，

所述肋和所述缺口部彼此相对且紧密接触地固定。

4.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述外壳由镁或镁合金形成，并将所内置的所述控制电路的外周包围，

所述外壳与所述电动机框架和所述板中的一方或两方基本遍及全周地紧密接触并固定。

5.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述螺钉由线膨胀系数与形成有所述通孔的所述至少一方的线膨胀系数基本相同的金属材料形成。