CN104290807A - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明得到一种在更换驱动控制装置时、能够不从齿轮箱拆下电动动力转向装置而只更换驱动控制装置的电动动力转向装置。本发明的电动动力转向装置是用面接触的接触面A将向方向盘输出辅助转矩的电动机1的电动机罩壳31和控制电动机1的驱动的驱动控制装置6的传动箱36结合的、在同一轴线上将传动箱36和齿轮箱结合的电动动力转向装置，将使用螺钉40连接电动机1的电源输入用端子板32和驱动控制装置6的电源提供用母线37的连接部、设置于用螺钉46将电动机罩壳31和传动箱36接合的接合部位上。

Description

电动动力转向装置

本申请是申请日为“2008年4月2日”、申请号为“200810092112.9”、题为“电动动力转向装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电动动力转向装置，其具有对车辆方向盘输出辅助转矩的电动机、以及控制该电动机的输出轴的驱动的驱动控制装置。

背景技术

以往，已知一种电动动力转向装置，该装置用面接触的接触面固定向车辆方向盘输出辅助转矩的电动机的电动机罩壳、和控制所述电动机输出轴的驱动的驱动控制装置的传动箱，另外在同一轴线上结合上述电动机罩壳和放置有与上述输出轴连接的齿轮的齿轮箱。

在该电动动力转向装置中，通过使电动机和驱动控制装置一体化，将整个装置小型化，同时电连接两者之间的电气布线的长度变得极短，能够由于削减材料费等而降低成本，或者能够力图降低功率损失、和噪声等。

[专利文献1]日本专利特许3638269号公报说明书(图3第0072段)

上述电动动力转向装置作为与方向盘、方向盘柱轴等形成一体的动力转向机构，在车辆制造线上安装于车身。

一般，当更换整个电动动力转向装置时，首先将动力转向机构从车体拆下，然后再进行电动动力转向装置的更换。

在进行电动动力转向装置的更换中，有时只更换因包含许多半导体器件而故障率高的驱动控制装置。

在这种情况下，电动动力转向装置由于连接电动机的连接部与驱动控制装置的连接部的连接部位位于电动机罩壳和齿轮箱的结合部位内，所以必须暂时特地从动力转向机构的齿轮箱拆下电动动力转向装置，然后通过电动机罩壳的齿轮箱一侧的开口部拆下电连接部中的螺钉后，从电动机拆下驱动控制装置，进行更换，存在着更换作业性很差的问题。

本发明是为了解决相关问题而设计的，目的在于提供一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置当更换驱动控制装置时，不从齿轮箱拆下电动动力转向装置，而能够只进行驱动控制装置的更换，从而大幅地提高了驱动控制装置的更换作业性。

发明内容

本发明的电动动力转向装置，是一种用面接触的接触面将向车辆方向盘输出辅助转矩的电动机的电动机罩壳和控制上述电动机输出轴的驱动的驱动控制装置的传动箱结合、另外在同一轴线上将上述电动机罩壳和放置有与上述输出轴连接的齿轮的齿轮箱结合的电动动力转向装置，将电连接上述电动机的连接部和上述驱动控制装置的连接部的连接部位设置于将上述电动机罩壳和上述传动箱的端部接合的接合部位。

如果采用本发明的电动动力转向装置，则由于将电连接电动机的连接部和驱动控制装置的连接部的连接部位置于将电动机罩壳和传动箱的端部接合的接合部位，所以在将电动动力转向装置安装于齿轮箱上之后，能够不从齿轮箱拆下电动机，而只拆卸驱动控制装置，从而提高驱动控制装置的修复以及更换作业性。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的组装电动动力转向装置后得到的动力转向机构的立体图。

图2是表示图1的电动动力转向装置的框图。

图3是表示图1的电动动力转向装置的立体图。

图4是表示图1的电动动力转向装置的分解立体图。

图5是表示本发明实施形态2的电动动力转向装置的立体图。

图6是表示本发明实施形态3的电动动力转向装置的立体图。

图7是表示本发明实施形态4的电动动力转向装置的立体图。

图8是表示本发明实施形态5的电动动力转向装置的立体图。

图9是表示本发明实施形态6的电动动力转向装置的立体图。

标号说明

1 电动机

2 电枢绕组

6 驱动控制装置

15 电动机连接器

20 电动动力转向装置

22 齿轮箱

30 电动机机壳

31 电动机罩壳

32 电源输入用端子板(连接部)

33 终端

34、35 O环形(密封构件)

36 传动箱

37 电源提供用母线(连接部)

39 暗箱

40、42、45、46 螺钉

41 盖子

47 电源提供用端子板(连接部)

48 输出轴

49 电源输入用母线(连接部)

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的各实施形态，而在各图中，对于相同或相当构件、部位标有相同的标号来进行说明。

实施形态1

图1是组装电动动力转向装置20后得到的动力转向机构的立体图，图2是表示图1的电动动力转向装置20的框图，图3是表示图1的电动动力转向装置20的立体图，图4是表示图1的电动动力转向装置20的分解立体图。

在动力转向机构中，来自车辆方向盘26的转向力通过方向盘柱轴21进行传递。电动动力转向装置20通过放置有蜗轮的齿轮箱22安装于方向盘柱轴21。电动动力转向装置20的电动机1的输出轴的输出(转矩、转速)，用蜗轮将旋转方向变为直角，并且进行减速，传递到方向盘联轴节23。

在方向盘联轴节23的端部设置放置于齿轮箱24的转向齿轮。该转向齿轮将旋转运动作为直线运动传递到齿条25，齿条25得到所需要的移位。车轮与该齿条25的直线运动进行联动，能够进行车辆的方向转换等。

该电动动力转向装置20具有：对方向盘26输出辅助转矩的电动机1；控制该电动机1输出轴的驱动的驱动控制装置6；提供用于驱动电动机1的电流的蓄电池4；检测出方向盘的转向力的转矩传感器5；电连接驱动控制装置6和电动机1的连接部位即电动机连接器15；电连接蓄电池4和驱动控制装置6的功率连接器16；以及电连接电动机1及转矩传感器5与驱动控制装置6的信号连接器17。

作为三相无刷电动机的电动机1包括：输出轴；在该输出轴上固定的具有8极磁极的永磁体的转子；设置于该转子周围的定子；以及配置于输出轴的输出侧、且检测出转子的旋转位置的旋转位置传感器3。

在电动机罩壳31的反驱动控制装置6一侧，将上述定子固定在有底圆筒形状的电动机机壳30的内壁面。定子具有：与永磁体的外周相对的12个突极；以及安装于该突极上的、且与U和V和W的三相连接的电枢绕组2(2u、2v、2w)。

上述驱动控制装置6具有：用于吸收流入电动机1中的电动机电流IM的脉动成分的大容量电容器7；用于检测出电动机电流IM的分流电阻器8；用于根据辅助转矩的大小及方向来切换电动机电流IM的由多个半导体开关元件Q1～Q6组成的三相桥式电路10；用于除去电磁噪声的线圈11；以及控制电路12。

上述控制电路12具有：用于通过分流电阻器8的一端检测出流入电动机1中的电流的电流检测单元9；以及根据转向转矩信号来计算辅助转矩、同时反馈电动机电流IM及转子的旋转位置来计算相当于辅助转矩的电流的微型计算机13，该微型计算机13通过驱动电路14向桥式电路10输出用于控制桥式电路10的驱动信号。

在上述电动动力转向装置20中，在底座部31a及36a用面接触的接触面A且用4个螺钉46将向车辆方向盘26输出辅助转矩的电动机1的电动机罩壳31、和控制电动机1输出轴的驱动的驱动控制装置6的传动箱36进行接合。该电动动力转向装置20在同一轴线上将电动机罩壳31和放置有与输出轴连接的蜗轮的齿轮箱22进行结合。当从沿着与上述轴线垂直的方向来看时，将驱动控制装置6设置于与齿轮箱22重叠的一侧。上述接触面A是与轴线的径向垂直的面。

在上述传动箱36内放置有：电容器7；分流电阻器8；由多个半导体开关Q1～Q6组成的三相桥式电路10；线圈11；以及控制电路12。

传动箱36的开口部使用4个螺钉45并利用盖子44关闭起来。

在电动机罩壳31的底座部31a上，设置有作为连接部的电源输入用端子板32。在该电源输入用端子板32上，铺设有与电枢绕组2(2u、2v、2w)电连接的各相终端33。该各相终端33的背面侧中埋设有螺母(未图示)。

各终端33使用作为固定构件的螺钉40与从驱动控制装置6的内部露出的作为连接部的电源供电用母线37进行连接。

在传动箱36的底座部36a的上部形成开口部，并且利用盖子41并使用螺钉42、通过作为硅制构件的O环形27将该开口部关闭起来。

通过关闭该盖子41，将电源输入用端子板32及电源供电用母线37关闭在被壁面包围且与外部隔断的暗箱39内。另外，为了更确实地确保暗箱39内的气密性，力图防水、防尘，而在电源输入用端子板32的周围设置硅制的O环形34、35。

接着，说明对电动动力转向装置20的电动机1安装驱动控制装置6的顺序。

首先，使分别组装而成的电动机1的电动机罩壳31的底座部31a和驱动控制装置6的传动箱36的底座部36a面接触，并且使用螺钉46来连接。这时，电源输入用端子板32的各终端33和各电源供电用母线37面接触。

然后，旋紧作为固定构件的螺钉40，将各终端33和各电源供电用母线37接合。接着，在用盖子41关闭暗箱39的开口部之后，通过在盖子41的四个角旋紧螺钉42，从而在传动箱36的底座部36a的上面接合盖子41。

在从电动动力转向装置20拆下驱动控制装置6的情况下，首先拆下4个螺钉42，然后从传动箱36的底座部36a拆下盖子41。

驱动控制装置6一侧的作为连接部的电源供电用母线37、以及电动机1一侧的作为连接部的电源输入用端子板32露出，接着通过拆下螺钉40，另外拆下4个螺钉46，从而能够从电动机1拆下驱动控制装置6。

即，不从齿轮箱22拆下电动机1，而能够从电动机1拆下驱动控制装置6。

这一连串的安装及拆下作业中的螺钉46、40、42、和盖子41以及驱动控制装置6的移动方向是与接触面A垂直的方向。

接着，说明上述结构的电动动力转向装置20的动作。

微型计算机13从转矩传感器5取入转向力，并从旋转位置传感器3取入电动机1的转子的旋转位置，同时从分流电阻器8通过电流检测单元9反馈输入电动机电流IM，从而生成动力转向的旋转方向指令以及相当于辅助转矩的电流控制量，并输入到驱动电路14中。如果向驱动电路14中输入旋转方向指令及电流控制量，则生成PWM驱动信号，并且施加到桥式电路10的半导体开关元件Q1～Q6上。

通过这样，从蓄电池4通过外部布线、功率连接器16、线圈11、桥式电路10、电动机连接器15以及外部布线向电动机1中流入电流，并且在规定方向输出规定量的辅助转矩。

如果采用上述结构的电动动力转向装置20，则因为将连接电动机1的作为连接部的电源输入用端子板32和驱动控制装置6的作为连接部的电源提供用母线37的、作为电动机连接器15的构成要素的连接部位，设置于将电动机罩壳31的底座部31a和传动箱36的底座部36a接合的接合部位上，所以不从齿轮箱22拆下电动机1，而能够从电动机1拆下驱动控制装置6，能够提高驱动控制装置6的修复、更换的各种作业性。

另外，在驱动控制装置6中，电源提供用母线37可以是在与电源输入用端子板32连接的暗箱39内延伸的简单结构，最适用于驱动控制装置6在设计上有较多限制的情况。

另外，电动机1的电动罩壳体31与齿轮箱22接合，与驱动控制装置6的传动箱36比较具有高刚性，从而提高了电源提供用母线37对于设置在高刚性的电动机罩壳31的电源输入用端子板32的连接可靠性。

另外，因为底座部31a和底座部36a的接触面A是与轴线的径向垂直的面，所以最适合于在径向上具有空间的情况，而且能够从具有闲置空间的径向确实地对准接触面A，能够防止误安装及安装不好的情况。

另外，因为电动机1和驱动控制装置6通过旋紧沿相对于接触面A的垂直方向进退的螺钉40来电连接电源输入用端子板32和电源提供用母线37，所以最适合于径向上有空间的情况，另外，能够从具有闲置空间的径向确实地将电源提供用母线37与电源输入用端子板32接合。

另外，因为电源输入用端子板32及电源提供用母线37配置在形成于底座部36a的内部的暗箱39内，所以能够避免更换驱动控制装置6时在拆下、安装螺钉40作业时所产生的传动箱36及电动机罩壳31的各自的内部零部件的损伤。

另外，因为用能够安装拆卸的盖子41关闭暗箱39的开口部，所以能够防止异物、和水侵入暗箱39内。

另外，因为各螺钉40、42、46的进退方向是相对于接触面A垂直的方向，所以当决定电动动力转向装置20对齿轮箱22的安装位置时，在车辆中，设定在确保驾驶员的手臂及工具、和能够拆下驱动控制装置6的空间的方向上等，具有转向齿轮容易布局的设计上的优点。

另外，因为当沿着与轴线垂直的方向来看时将驱动控制装置6设置于和齿轮箱22重叠的一侧，所以能够将轴线方向的尺寸缩小。

另外，在齿轮箱22的周围，多数情况下具有比较闲置的空间，最适合于这样的情况。

实施形态2

图5是实施形态2的电动动力转向装置20的立体图。

在该实施形态中，作为连接部的电源提供用端子板47及电源输入用母线49一起配置于传动箱36内。电源输入用母线49从电动机罩壳31一侧沿径向延伸。

该电源输入用母线49与电源提供用端子板47的终端面接触，并通过将螺钉40沿轴线方向旋紧，从而将电源输入用母线49与电源提供用端子板47的终端接合。

使用6个螺钉45并利用盖子44将传动箱36的开口部关闭起来。另外，在传动箱36和盖子44之间设置用于确保气密性的O环形(未图示)。

其它结构与实施形态1相同。

在该实施形态中，当只拆下驱动控制装置6时，首先将6个螺钉45拆下以打开盖子44。然后，由于电源提供用端子47露出，所以通过拆下3个螺钉40，接着拆下4个螺钉46，即使不从齿轮箱22拆下电动机1，也能够从电动机1只拆下驱动控制装置6。

在实施形态1中，各螺钉40、42、46的进退方向全部在同一径向上，而与此不同的是，在本实施形态中，作为固定构件的螺钉40的进退方向是轴线方向，虽然使作业性稍微变差了，但是在电动机1一侧，可以是电源输入用母线49在暗箱39内延伸的简单结构，适用于在电动机1的尺寸等的设计上具有较多限制的情况。

另外，盖子44也关闭暗箱39的开口部，不需要实施形态1中的盖子41，从而减少了零部件数量，成本比实施形态1更加便宜。

其它效果与实施形态1相同。

实施形态3

图6是实施形态3的电动动力转向装置20的立体图。

在该实施形态中，与实施形态1不同之处在于，沿着与轴线垂直的方向来看时，驱动控制装置6设置在与电动机1重叠的一侧。

其它结构与实施形态1相同。

在该实施形态中，当齿轮箱22的径向外周没有闲置的空间时，能够在其相反的位置上配置驱动控制装置6，这一点最佳。

其它效果与实施形态1相同。

实施形态4

图7是实施形态4的电动动力转向装置20的立体图。

在该实施形态中，电动机罩壳31的底座部31a和传动箱36的底座部36a的接触面A是与电动机1的轴线垂直的面。

其它结构与实施形态1相同。

在实施形态1中，各螺钉40、42、46的进退方向全部是与接触面A垂直的方向，而与此不同的是，在本实施形态中，螺钉46的进退方向是轴线方向，虽然使作业性稍微变差了，但是最适用于只能在电动机1的轴线方向上拆卸体形较大的驱动控制装置6的车辆布局的情况。

其它效果与实施形态1相同。

实施形态5

图8是实施形态5的电动动力转向装置20的立体图。

在该实施形态中，电动机罩壳31的底座部31a和传动箱36的底座部36a的接触面A是与电动机1的轴线的径向垂直的面，驱动控制装置6在与轴线垂直的方向上延伸而设置于电动机1上。

其它结构与实施形态2相同。

在实施形态1中，各螺钉40、42、46的进退方向是同一垂直方向，而与此不同的是，在本实施形态中，螺钉46的进退方向是垂直方向，而其它螺钉40、42的进退方向是水平方向，各螺钉40、42、46的进退方向不同，与实施形态1相比较，组装作业性稍微变差了。

然而，虽然一般振动激振施加在与电动机1的轴线垂直的方向上，但是在本实施形态中，接触面A是与轴线径向垂直的面，振动激振方向与驱动控制装置6的纵向方向一致。因此，与用悬臂将驱动控制装置6支持于电动机1上的实施形态1～4的情况相比较，能够确保较高的耐振性。

其它效果与实施形态1相同。

实施形态6

图9是实施形态6的电动动力转向装置20的立体图。在该实施形态中，从传动箱36延伸的电源提供用端子板47位于形成在电动机罩壳31内的暗箱39内。电动机罩壳31的底座部31a和传动箱36的底座部36a的接触面A是与电动机1的轴线垂直的面。沿着与轴线垂直的方向来看时，驱动控制装置6设置在与电动机1重叠的一侧。

其它结构与实施形态2相同。

在该实施形态中，各螺钉40、42、46的进退方向是同一水平方向，对于将驱动控制装置6安装到电动机1上或从电动机1拆下、以及对电源提供用端子板47和电源输入用母线49进行连接、拆除连接的各作业，因为作业集中在同一方向上，所以能够得到与实施形态1相同的效果。

特别是，因为方向盘联轴节23直立在与车辆水平方向(地面水平方向)垂直的方向上，所以安装拆卸等的作业是从车辆侧向进行，当将电动动力转向装置20安装到方向盘柱轴21上时，能够从车辆座舱内在车辆水平方向上进行作业，得到更高的作业效率。

另外，当齿轮箱22的径向外周没有闲置的空间时，能够在其相反的位置上配置驱动控制装置6，这一点最佳。

其它效果与实施形态1相同。

另外，在各实施形态中，电动机1与驱动控制装置6的组装以及电连接，虽然使用的是螺钉40、42、46，但是当然不仅限于这些。

例如，端子板32、47的终端和母线37、49的连接，也可以采用连接器嵌合、铆接、TIG焊接、熔融等，也可以使用紧压配合、热铆接、树脂填充粘接等。

另外，在各实施形态中，虽然说明的是无刷电动机类型的电动机1的情况，但是也可以是使用感应机等的其它电动机的电动动力转向装置。

另外，在各实施形态中，虽然说明的是输入输出电动机1和驱动控制装置6之间的驱动电流的三相布线的连接部位，但是即使在发送接收电动机1的旋转位置传感器3和驱动控制装置6的控制电路12之间的信号的信号线的连接部位，也与三相布线的连接部位相同，能够应用本发明。

在这种情况下，必须在暗箱39内与三相布线的连接部位并排地配置信号线的连接部位，虽然暗箱39内的空间稍微变大，但是能够得到同样的效果。

另外，除了旋转位置传感器3的信号线以外，当在电动机中具有电流传感器、温度传感器等的与驱动控制装置6进行信号的发送接收的零部件时，当然即使在这些信号线的连接部位，也能够应用本发明。

另外，虽然说明的是将电动动力转向装置20安装于方向盘柱轴21上、且用电动机向方向盘柱轴21施加辅助转矩的方向盘柱辅助式的电动动力转向装置20，但是本发明也能够应用于利用电动机的转矩来直接辅助驱动齿条或齿条上的小齿轮的齿条辅助式或小齿轮辅助式的电动动力转向装置。

在这种情况下，虽然将电动动力转向装置安装于齿条上的车辆下部，但是也能够根据周围的车辆构件或其它零部件的布局来应用本发明。

另外，应用本发明，在更换驱动控制装置6以后，在驱动控制装置6和电动机1之间必须进行各控制常数的整合、调整。

在这种情况下，虽然可以利用作业者的外部通信设备来进行搜索，但是在更换后最初进行通电、驱动时，希望电动动力转向装置20本身进行自动调整，从而得到更高的作业效率。

特别是，对于这样的情况，因外部干扰而引起的调整精度下降较少的、如本发明那样的外部没有三相布线的驱动控制装置6和电动机1形成为一体的电动动力转向装置20为最佳。

Claims (14)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，

是一种用面接触的方式在接触面上将向车辆方向盘输出辅助转矩的电动机的电动机罩壳和控制所述电动机输出轴的驱动的驱动控制装置的传动箱结合、另外在同一轴线上将所述电动机罩壳和放置有与所述输出轴连接的齿轮的齿轮箱结合的电动动力转向装置，

将对所述电动机的连接部和所述驱动控制装置的连接部进行电连接的连接部位设置于将所述电动机罩壳和所述传动箱的端部接合的接合部位，

当沿着与所述轴线垂直方向来观察时，所述驱动控制装置设置在与所述齿轮箱重叠的一侧，

所述接触面是与所述轴线的径向垂直的面，

所述连接部相互之间利用在所述轴线的径向上移动的固定构件从所述电动机罩壳的外部进行连接，

所述电动机的所述连接部是与电枢绕组连接、且铺设了终端的电源输入用端子板，所述驱动控制装置的所述连接部是与所述电源输入用端子板的所述终端实现面接触的电源提供用母线。

2.如权利要求1中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于所述电动机罩壳上。

3.如权利要求1中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于所述传动箱上。

4.如权利要求1中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于用壁面包围而形成的暗箱内。

5.如权利要求4中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述暗箱是利用设置于周围的密封构件而实现气密的。

6.如权利要求5中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述暗箱的开口部用能够进行安装拆卸的盖子进行关闭。

7.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述电动机的所述连接部是与电枢绕组连接的电源输入用母线，所述驱动控制装置的所述连接部是铺设了与所述电源输入用母线实现面接触的终端的电源提供用端子板。

8.一种电动动力转向装置，其特征在于，

是一种用面接触的方式在接触面上将向车辆方向盘输出辅助转矩的电动机的电动机罩壳和控制所述电动机输出轴的驱动的驱动控制装置的传动箱结合、另外在同一轴线上将所述电动机罩壳和放置有与所述输出轴连接的齿轮的齿轮箱结合的电动动力转向装置，

将对所述电动机的连接部和所述驱动控制装置的连接部进行电连接的连接部位设置于将所述电动机罩壳和所述传动箱的端部接合的接合部位，

当沿着与所述轴线垂直方向来观察时，所述驱动控制装置设置在与所述齿轮箱重叠的一侧，

所述接触面是沿着所述轴线径向的面，

所述连接部相互之间利用在所述轴线的径向上移动的固定构件从所述电动机罩壳的外部进行连接，

所述电动机的所述连接部是与电枢绕组连接、且铺设了终端的电源输入用端子板，所述驱动控制装置的所述连接部是与所述电源输入用端子板的所述终端实现面接触的电源提供用母线。

9.如权利要求8中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于所述电动机罩壳上。

10.如权利要求8中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于所述传动箱上。

11.如权利要求8所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述连接部位设置于用壁面包围而形成的暗箱内。

12.如权利要求11中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述暗箱是利用设置于周围的密封构件而实现气密的。

13.如权利要求12中所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述暗箱的开口部用能够进行安装拆卸的盖子进行关闭。

14.如权利要求8所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述电动机的所述连接部是与电枢绕组连接的电源输入用母线，所述驱动控制装置的所述连接部是铺设了与所述电源输入用母线实现面接触的终端的电源提供用端子板。