CN103318251A - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置，其能够抑制从放热性的电子部件传热时的热干涉，并且能够提高散热性。所述电动助力转向装置包括：控制电路基板（12），其具有CPU（21）；变换器基板（11），其具有基于CPU的旋转驱动指令值而使电动马达（5）进行驱动的MOSFET（18）等；金属制的ECU壳体（6），其在内部收纳有上述两个电路基板，并且经由托架（15）与齿轮箱（GC）结合；底壁（14），其一体地设在ECU壳体的内周侧，从所述各电路基板传热；将传递到该底壁的热量经由托架向齿轮箱方向引导的一对引导槽（24、25）从ECU壳体的外周面起在底壁内部沿径向贯通形成。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及一种例如车辆的电动助力转向装置的改良技术。

背景技术

众所周知，在车辆的电动助力转向装置中，为了辅助驾驶者对转向装置的旋转操作而使用电动执行机构即电动马达的旋转驱动力。

作为所述电动执行机构，例如，以下的专利文献1所记载的电动执行机构在其控制单元内将控制所述电动马达旋转的控制基板和电源组件基板在内部收纳配置成层叠状态。

在所述控制单元中，对指令值进行运算的运算用CPU、电源控制用的IC（ASIC）、马达控制用的半导体开关元件（FETMOS（金属半场效晶体管））、故障保护用的马达继电器（电源供给用继电器）等发热量多的电子部件收纳在控制电路基板和变换器基板等上。因此，存在所述控制单元等的发热量变大的趋势，热负荷变大。

专利文献1：（日本）特表2011-189868号公报

因此，也考虑了在所述控制单元的外周，向散热片等散热装置或者热容量大的减速齿轮箱散热的情况等，但有可能会在来自各个发热源的传热路径上发生热干涉而导致散热性降低。

发明内容

本发明是鉴于所述现有的技术问题而提出的，其目的在于提供一种电动助力转向装置，其利用导热部将从发热源传递来的热量向散热体方向迅速地引导，从而实现散热性的提高。

本申请技术方案1提供一种电动动力转向装置，其显著的特征在于，包括根据转向操作进行旋转驱动的电动马达和将该电动马达的旋转力转换为直线运动转矩而使车轮转向的驱动转矩传递机构，并且，还包括：第一电路基板，其具有对所述电动马达的旋转驱动指令值进行运算的运算处理部；第二电路基板，其具有基于所述旋转驱动指令值而使所述电动马达进行驱动的驱动元件；金属制的控制壳体，其将所述第一电路基板和第二电路基板收纳在内部，并且外表面与所述驱动转矩传递机构结合；传热部件，其设在该控制壳体的内周侧，并从所述各电路基板传热；导热部，其以从所述控制壳体的外面跨设到所述传热部件的内部的方式形成，将传递到所述传热部件的热量向所述驱动转矩传递机构的方向引导。

根据技术方案1的发明，能够利用导热部将发热源传递来的热量向散热体方向迅速地引导，并且能够抑制热干涉的产生，因此能实现散热性的提高。

附图说明

图1是表示供本发明的电动助力转向装置的第一实施方式利用的电动执行机构的主要部分的侧视图。

图2是供第一实施方式利用的电动执行机构的纵剖视图。

图3是表示本实施方式的电动助力转向装置的侧视图。

图4是表示供第二实施方式利用的电动执行机构的主要部分的侧视图。

图5是供第二实施方式利用的电动执行机构的纵剖视图。

附图标记说明如下：

1       电动执行机构

2       马达单元

3       控制单元

4       马达壳体

5       电动马达

6       ECU壳体

10      盖体

11      变换器基板（第二电路基板）

12      控制电路基板（第一电路基板）

13      树脂母线基板

14      底壁（传热部件）

15      托架（连接部）

15a     轴部

15b     安装部

16      齿轮箱的安装面

17      螺栓

18      MOSFET

19      电解电容器

24、25  引导槽（导热部）

26      连结槽（导热部）

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的电动助力转向装置的实施方式进行详细说明。

[第一实施方式]

如图3所示，电动助力转向装置在转向轴SS的前端侧设有在内部收纳有齿条和小齿轮的由铁等金属制的齿轮箱GC，并且在该齿轮箱GC的所述转向轴SS的下端部所处的一端侧，设有对该转向轴SS的旋转转矩进行检测的转矩传感器TS1。另外，在所述齿轮箱GC的侧部，经由托架15设有辅助所述转向轴SS的旋转力的电动执行机构1，并且在另一端部设有对所述电动执行机构1的旋转转矩进行检测的第二转矩传感器TS2。需要说明的是，所述齿轮箱GC和收纳在其内部的齿条和小齿轮整体构成为驱动转矩传递机构。

所述电动执行机构1包括：配置在中央侧的马达单元2；配置在该马达单元2的一端侧的控制单元3（ECU）；配置在马达单元2的另一端侧的减速机构40。

如图1及图2所示，所述马达单元2在马达壳体4的内部收纳有电动马达5等，另一方面，所述控制单元3在控制壳体即ECU壳体6的内部收纳有对所述电动马达5的旋转进行控制的多个电路基板。

所述马达壳体4由铝合金材料形成为有底圆筒状，经由一体地设在外周的轴向下端侧的未图示的三个凸台部的各安装孔并借助未图示的螺栓安装在所述减速机构40上，并且经由在形成于一体地设在外周上端侧的三个凸台部4b的螺栓孔中穿过的未图示的螺栓而从轴向与所述ECU壳体6结合。

收纳配置在该马达壳体4的内部的所述电动马达5在马达轴5a的外周上固定有转子5b，并且在该转子5b的外周侧以一定的间隙配置有卷绕导线而成的第一电路即定子5c。

另外，在所述定子5c上电连接有未图示的三根三相端子，该三相端子自马达壳体4的前端开口平行地突出设置。

另外，在所述马达轴5a的前端侧安装有传感器保持板7，在该传感器保持板7上，通过多个螺钉安装有第三电路基板即传感器基板8，该传感器基板8上设有检测所述马达轴5a的转速的旋转传感器8a等。另外，所述传感器基板8在上表面上设有作为发热体的马达继电器9。

与马达壳体相同，所述ECU壳体6由铝合金材料形成为有底圆筒状，所述ECU壳体6在其一端侧通过未图示的螺栓固定有封闭该一端侧的开口的盖体10，并且在其内部将作为所述多个电路基板中的一个的第二电路基板即变换器基板11（金属基板）和第一电路基板即控制电路基板12及树脂母线基板13收纳配置成层叠状态。

另外，该ECU壳体6在图2的下端形成有向所述马达壳体4的上端内周侧轻轻压入而嵌合的圆环状的嵌合部6a，并且在形成于该嵌合部6a的外周的嵌装槽6b中嵌装固定有将该ECU壳体6与所述马达壳体4的上端部之间密封的密封部件30。

在该ECU壳体6的前端外周和后端外周上，在沿周向隔开120°的位置分别形成有三个凸台部（未图示），并且在上述各凸台部上分别形成有螺栓孔。未图示的多个螺栓分别穿过上述各螺栓孔、所述马达壳体4的各螺栓孔及经由所述盖体10的外周上所具有的三个凸台部而形成的各螺栓孔，所述马达壳体4和盖体10通过上述未图示的多个螺栓自轴向与ECU壳体6以紧固在一起的状态一体结合。

另外，如图2所示，ECU壳体6在图中下端内部一体地形成有作为传热部件的底壁14，并且在外周面上一体地设有作为连接部的所述托架15。

与ECU壳体6相同，所述底壁14由铝合金材料形成为实心的大致圆盘状，并且所述底壁14的壁厚尺寸W形成得比较大，吸收从所述各电路基板11～13发出的热量。

所述托架15在所述ECU壳体6的模具成形时同时成形，由相同的铝合金材料一体形成为截面呈大致T形的形状，并且其形成位置为ECU壳体6的外周面上的从所述底壁14向径向延长而连续的位置，并且，图中，上侧的约2/3左右位于所述变换器基板11与控制电路基板12之间的范围Y内。

也就是说，托架15使圆柱状的一端部15a与所述ECU壳体6的外周面结合成一体，其一部分在所述底壁14的壁厚尺寸W的区域内从轴向（ECU壳体6的径向）重叠，并且以从轴向重叠的方式配置在两个电路基板11、12之间。

另外，托架15在其另一端部具有沿所述齿轮箱GC的外周面固定的安装部15b。该安装部15b沿所述齿轮箱GC的长度方向形成为大致细长的矩形状，前端面15c与供该前端面15c抵接的所述齿轮箱GC的圆弧状的安装面16对应而形成为圆弧面，并且，在两端部贯通形成有两个螺栓插通孔15d、15e。另一方面，在所述齿轮箱GC的安装面16上，形成有供穿过所述螺栓插通孔15d、15e的两个螺栓17、17螺合的两个内螺纹孔16a、16b。

所述变换器基板11作为电力转换电路基板而发挥功能，如图2所示，在其一端面侧安装有作为对电动马达5的旋转进行控制的半导体开关元件的MOSFET18和用于除去噪音的电解电容器19等放热性强的电子部件，并且在其外周侧安装固定有在内部用树脂模制了插口型端子的端子保持件20。

所述控制电路基板12对所述MOSFET18等进行控制，且安装有对所述电动马达5的旋转驱动指令值进行运算的运算处理部即作为发热电子部件的微型计算机（CPU）21。

所述树脂母线基板13作为电源电路基板而发挥功能，如图2所示，在其上表面上安装有用于除去噪音的线圈22、电源继电器23及未图示的用于除去噪音的铝电容器等电子部件作为发热电子部件。所述电源继电器22通过点火开关的闭合、断开操作而使继电器闭合、断开来向所述电动马达5通电或者阻断通电。

所述盖体10由铝合金材料形成为有盖圆筒状，且以覆盖所述树脂母线基板13、该基板13上的所述线圈22和电源继电器23等电子部件的状态与所述ECU壳体6的上端部嵌合。另外，在所述图2中，盖体10在上端侧一体地设有与未图示的蓄电池电源连接的连接器31，由此分别向所述变换器基板11、控制电路基板12、树脂母线基板13及所述电动马达5供给电力。

另外，该盖体10经由在形成于圆筒状的下端部10a的外周面上的环状槽内嵌装固定的密封部件32而与所述ECU壳体6的上端部嵌合，通过所述密封部件32来确保两者即ECU壳体6与盖体10之间的密封性。

并且，如图1及图2所示，在所述ECU壳体6的底壁14上，沿内部径向贯通形成有分为上下两阶的导热部即引导槽24、25。

即，上述两个引导槽24、25在所述ECU壳体6和底壁14的内部沿与所述托架15的突出方向正交的方向形成为并列状态，以将所述底壁14的内部与ECU壳体6的外周壁连续的方式贯通形成，并使各自的两端部分别在该ECU壳体6的外周面上开口。

另外，上述两个引导槽24、25分别形成为截面呈大致长方形的薄的规定厚度尺寸，并且各自的横向的宽度尺寸W1形成得比较宽，以彼此不沿轴向重合的方式配置。而且，在该图1及图2中，下侧的引导槽24形成在底壁14的宽度方向的大致中央，相对于此，上侧的引导槽25以略靠近底壁14的上表面、也就是接近所述变换器基板11的方式配置，彼此在图中以在上下方向（轴向）上大致偏移约一个槽24、25的厚度尺寸程度的方式配置。

另外，将两个引导槽24、25合在一起的整体的投影面积相对于所述底壁14的截面面积设定为约2/3左右的大小。

此外，所述减速机构40对从所述电动马达5传递来的旋转速度进行减速并传递到所述齿条，其由收纳在箱体40a的内部的多个齿轮构成。

[本实施方式的作用]

以下，对本实施方式的作用进行说明，在车辆的驱动过程中，驾驶者对方向盘进行旋转操作，并经由来自所述控制单元3的控制电流使电动马达5进行旋转驱动，从而对转向操作进行通常的辅助驱动。

在该状态下，从所述变换器基板11的MOSFET18和电解电容器19、控制电路基板12的CPU21、以及树脂母线基板13的线圈22、电源继电器23等各种电子部件产生的温度比较高的热量即来自各电路基板11～13侧的散热量大的热量H、和在所述马达继电器9等中产生的温度比较低的热量即来自马达电路基板侧的散热量较小的热量H1，如图1及图2的单点划线所示那样传递到所述底壁14。

并且，从所述各电路基板11～13侧传递来的热量H意欲经由所述底壁14向马达电路基板方向流动，另一方面，从马达电路基板侧传递来的热量H1也意欲经由所述底壁14向各电路基板11～13方向流动，但通过所述引导槽24、25的隔热作用能够有效地阻断热量向所述各对置的方向流动。由此，能抑制自所述各电路基板11～13侧传递来的热量H和与热量H对置的自马达电路基板传递来的热量H1彼此的干涉。

而且，由所述各引导槽24、25阻断的热量H、H1沿该各引导槽24、25向横向流动，其绝大部分经由ECU壳体6向作为集热体发挥功能的托架15侧流动，并在此处散热，进而使向所述齿轮箱GC传递的热量在此处散热。另外，向所述托架15侧的相反侧流动的传热从所述ECU壳体6和马达壳体4散热。

如上所述，利用各引导槽24、25来抑制自所述各电路基板11～13传递来的热量H与自马达电路基板传递来的热量H1之间的干涉，并且将各传热向所述托架15方向引导，从而自该托架15和齿轮箱GC的各表面迅速地散热，因此提高了散热效果。

其结果是，能够避免因所述各电路基板11～13和马达电路基板上的热量而产生的电气影响，并且能够降低热负荷。由此，提高了长期稳定的控制和各电子部件的耐久性。

尤其是，所述低温侧的引导槽24相比高温侧的引导槽25更靠低温侧（马达壳体4侧）偏移配置，因此，从高温侧流动到底壁14的热量一边被高温侧的引导槽25阻断一边向低温侧的引导槽24方向流动并以该状态向托架15方向引导。因此，能够将从高温侧吸收到底壁14的热量向托架15内迅速地引导。

另外，在图2中，不将所述各引导槽24、25水平地形成，而向所述托架15方向形成为下降的阶梯状，因此从所述底壁14的上表面传递来的热量一边在各引导槽24、25的外表面侧被引导成阶梯状一边向托架15流动。因此，该热量流动性增强，散热效率也增大。

而且，所述各引导槽24、25以其形成位置与所述托架15的轴部15a的一部分在ECU壳体6的径向上重叠的方式配置，因此能够使底壁14的热量向托架15连续地流动。由此，也能使散热效率提高。

此外，所述变换器基板11配置成与底壁14的内端面接触的状态，因此向底壁14的导热性变高。

另外，在本实施方式中，将所述两个引导槽24、25形成在比托架15在齿轮箱GC轴向上的宽度尺寸的大致中央位置更偏向电动马达5侧的位置，因此能够扩大安装有与所述两个引导槽24、25在轴向上分离的、发热量比较多的电子部件的变换器基板11和控制电路基板12侧的热传递路径面积、即底壁14的热传递路径面积，因此提高了向齿轮箱GC的导热性。

另外，安装有发热量少的例如马达继电器的马达电路基板的热量能够向马达壳体4侧传递，并由此向大气中散热。而且，能够增加向该马达壳体4侧传导的传热量，由此能够抑制向所述齿轮箱GC的热传递量。由此，能够将发热量大的电子部件发出的热量向齿轮箱GC传递，因此能够提高电子部件的散热性。

而且，一直以来，在为了提高散热性而形成散热装置等的情况下，存在所述控制单元大型化的问题，但在本实施方式中，如前所述，尤其是能够获得基于引导槽24、25的有效的散热作用，因此无需设置所述散热装置。由此，能够抑制装置的大型化。

[第二实施方式]

图4及图5表示本发明的第二实施方式，改变了所述引导槽24、25的结构，并将所述两个引导槽24、25通过倾斜状的连结槽26连结。

即，所述两个引导槽24、25的配置结构、厚度和宽度尺寸W1等与第一实施方式是相同的，而所述连结槽26贯通形成为与所述各引导槽24、25大致平行，其一端缘在所述图中与上侧的引导槽25的所述托架15侧的侧端缘连接，而其另一端缘与所述下侧的引导槽24的与所述托架15相反一侧的侧端缘连接，从所述一端缘向另一端缘形成为下降的倾斜状。

因此，相对于所述底壁14的截面面积，所述各引导槽24、25和连结槽26这一整体的投影面积形成为比第一实施方式大。

另外，该连结槽26将其厚度等设定为与所述各引导槽24、25大致相同。因此，所述两个引导槽24、25由所述连结槽26彼此连续地连接。

因此，根据该实施方式，从所述各电路基板11～13侧传递到底壁14的热量，如图4的单点划线所示，例如从上侧的引导槽25的上侧开始通过连结槽26的上侧而向下侧的引导槽24顺畅地流动，并由此通过所述托架15向齿轮箱GC侧流入。另一方面，从马达电路基板侧流入到底壁14的热量同样通过所述各引导槽24、25和连结槽26的下侧，并主要从托架15顺畅地向齿轮箱GC侧流入。也就是说，热量通过所述连结槽26从上侧的引导槽24向下侧的引导槽25侧顺畅地流动。

因此，来自所述各电路基板11～13侧的传热和来自马达电路基板侧的传热经由所述各槽24～26而使沿上下方向的流动被阻断，从而能够进一步抑制彼此的热干涉。尤其是，由于利用连结槽26将两个引导槽24、25之间连接，因此所述阻断效果显著。另外，由于能够利用连结槽26使热量向托架15侧顺畅地流动，因此能够从集热体即托架15和齿轮箱GC高效地散热。

其结果是，能够进一步抑制所述电路基板11～13等的热影响，能够进一步提高各电子部件等的耐久性等。

尤其是，所述各槽24～26的投影面积比第一实施方式的大，因此所述传热的阻断效果变得更显著，还能够进一步抑制热干涉。

此外，从各电路基板11～13和马达电路基板传递到底壁14的热量的一部分从ECU壳体6的外周面散热。

其他结构与第一实施方式相同，因此，当然能够起到相同的作用效果，还能够利用连结槽26更有效地提高隔热效果和向托架15方向的引导作用。

另外，在所述各实施方式中，仅在例如模具成形时在底壁14和ECU壳体6上同时形成槽，因此制造作业容易，能够抑制制造成本的上涨。

本发明并不局限于所述各实施方式的结构，例如，也可以将所述各引导槽24、25的宽度尺寸W1设定得更大，并且也可以进一步改变厚度尺寸。

另外，在所述实施方式中，引导槽形成有两个，但也可以是一个，另外，也可以将所述两个引导槽24、25平行地配置。

另外，作为所述导热部，除了所述各槽24～26之外，例如还可以使用导热性小的碳材料等非金属材料等。

以下，对从所述实施方式把握的发明的技术性思想进行说明。

[技术方案a]

根据技术方案1所记载的电动助力转向装置，其特征在于，

将所述控制壳体的外周面与所述驱动转矩传递机构的外周面之间利用金属制的连接部结合，

并且将所述连接部在所述传热部件的径向的延长线上、且在所述第一电路基板与第二电路基板之间的宽度范围内配置，

将所述导热部形成在所述传热部件的与所述连接部在轴向上重叠的位置。

根据该发明，从第一电路基板、第二电路基板传递到导热部的热量经由控制壳体和连接部向所述驱动转矩传递机构传递，而此时，所述导热部阻断向电动马达侧（马达壳体侧）的热传递，并且从马达壳体向控制壳体的热传递也被阻断，从而能够抑制彼此的热干涉，并且能够将各自的热量向所述连接部迅速地引导。

[技术方案b]

根据技术方案1所记载的电动助力转向装置，其特征在于，

将所述导热部形成在比所述连接部在驱动转矩传递机构轴向上的宽度尺寸的大致中心位置更偏向电动马达侧的位置。

根据该发明，将所述导热部形成在偏向电动马达侧的位置，因此能够扩大安装有与所述导热部在轴向上分离的、发热量比较多的电子部件的第一电路基板及第二电路基板侧的热传递路径面积、即控制壳体外周部的热传递路径面积，因此提高了向驱动转矩传递机构的热传递性。

另外，安装有发热量小的例如马达继电器的第三电路基板的热量能够向马达壳体侧传递，并由此向大气中散热。另外，能够增加向马达壳体侧传导的传热量，由此能够抑制向所述驱动转矩传递机构的热传递量。由此，能够将发热量大的电子部件发出的热量向驱动转矩传递机构传递，因此能够提高对电子部件发出的热量的散热性。

Claims (5)

1.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括根据转向操作进行旋转驱动的电动马达和将该电动马达的旋转力转换为直线运动转矩而使车轮转向的驱动转矩传递机构，并且，还包括：

第一电路基板，其具有对所述电动马达的旋转驱动指令值进行运算的运算处理部；

第二电路基板，其具有基于所述旋转驱动指令值而使所述电动马达进行驱动的驱动元件；

金属制的控制壳体，其将所述第一电路基板和第二电路基板收纳在内部，并且外表面与所述驱动转矩传递机构结合；

传热部件，其设在该控制壳体的内周侧，并从所述各电路基板传热；

导热部，其以从所述控制壳体的外面跨设到所述传热部件的内部的方式形成，将传递到所述传热部件的热量向所述驱动转矩传递机构的方向引导。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，

包括第三电路基板，该第三电路基板设有所述电动马达的马达继电器，

所述传热部件配置在该第三电路基板与所述第二电路基板之间。

3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，

所述传热部件由控制壳体的底壁构成，并且所述导热部由沿径向贯通所述底壁和控制壳体而形成的槽构成。

4.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，

将所述控制壳体的外周面与所述驱动转矩传递机构的外周面之间利用金属制的连接部结合，并且将所述连接部在所述传热部件的径向的延长线上、且在所述第一电路基板与第二电路基板之间的宽度范围内配置，

将所述导热部形成在所述传热部件的与所述连接部在轴向上重叠的位置。

5.根据权利要求1至4中任一项电动助力转向装置，其特征在于，

将所述导热部形成在比所述连接部在驱动转矩传递机构轴向上的宽度尺寸的大致中心位置更偏向电动马达侧的位置。

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