CN112351932A - 呼吸装置和电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

目的在于实现适用于使马达和控制单元一体化而构成的电动助力转向装置中的吸气装置的防水性的提高。呼吸装置包括通气部，所述通气部以从电动助力转向装置的内侧朝外侧突出的方式配置于与旋转机的输出轴相反一侧的、设有连接器的控制单元的端面，所述通气部具有利用内侧与外侧之间的通气实现的通气的呼吸作用。通气部沿水平方向或比所述水平方向更向上地突出。

Description

呼吸装置和电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及一种具有呼吸作用的呼吸装置和电动助力转向装置。

背景技术

以往，在电动助力转向装置、电动发电机装置等旋转机和控制单元一体化而成的装置中，也随处可见车辆安装部位为车室外的齿条轴附近的情况。在这样的装置中，为了确保防水性，不仅采用针对旋转机和控制单元的防水结构，还采用涂布密封剂、安装O形环等手段，来作为它们的连接面的防水结构。

然而，若将上述装置设为完全防水的密闭结构，则因旋转机或控制单元的发热而使得装置内的空气膨胀，并在随后冷却时，装置内的空气会收缩。这样的负载会使防水结构劣化，因此，需要用于促进呼吸作用的结构。

因而，作为关联技术，列举了一种电动助力转向装置，其设置成防止呼吸孔、过滤器的堵塞，提高壳体的通气效率，并且针对壳体内的温度、压力的急剧上升，减少壳体内外的压力差(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-132165号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

上述专利文献1的技术在构成呼吸部的壳体处设置带过滤器的呼吸孔。上述过滤器具有斥水性，供空气穿过而不供水穿过。因此，针对如雨那样的洒水，发挥一定程度的防水性。然而，例如在因预先确定以上的温度差而产生标准规格以上的压差的环境下，若不对该使用方法做改进，则存在仅通过过滤器无法维持充分的防水性这样的问题。

本发明为解决上述问题点而作，其目的在于提供一种能实现防水性提高的呼吸装置和电动助力转向装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的呼吸装置包括通气部，所述通气部设置于电动助力转向装置，所述电动助力转向装置安装于车辆且所述电动助力转向装置的旋转机和对旋转机进行驱动的控制单元被一体化而具有防水结构，所述通气部配置成从电动助力转向装置的内侧向外侧突出，并具有利用内侧与外侧间的通气实现的呼吸作用，通气部沿水平方向、或比水平方向更向上地突出。

发明效果

根据本发明，通过采用上述结构，呼吸装置能实现防水性的提高。

附图说明

图1是表示安装有本发明实施方式1的电动助力转向装置的车辆的主要部分的示意图。

图2是以局部透视的方式表示图1所示的电动助力转向装置的基本结构的立体图。

图3是从控制单元一侧表示图2所示的电动助力转向装置的端视图。

图4是从控制单元的侧面一侧，以包含车辆构件在内的局部剖切的方式表示图2所示的电动助力转向装置的侧视图。

图5是表示本发明实施方式2的电动助力转向装置中的主要部分的控制单元一侧的侧剖视图。

图6是将本发明实施方式3的电动助力转向装置的基本结构局部剖切以使内部露出的侧剖视图。

图7是表示设置于本发明实施方式4的电动助力转向装置的主要部分的控制单元的端面处的连接器的俯视图。

图8是图7所示的连接器的C-C线方向上的局部的侧剖视图。

具体实施方式

以下列举若干实施方式，并参照附图对本发明的呼吸装置和电动助力转向装置进行详细说明。

实施方式1

图1是表示安装有本发明实施方式1的电动助力转向装置10的车辆的主要部分的示意图。

若参照图1，则车辆的主要部分构成为具有方向盘1、齿条轴2、扭矩传感器3、小齿轮4、轮胎5和电动助力转向装置10。其中，扭矩传感器3安装于从方向盘1伸出的柱部，并对驾驶员的转向扭矩进行检测。电动助力转向装置10具有使旋转机的马达7和控制单元6一体化而成的防水结构，并沿着齿条轴2与齿轮8啮合。

电动助力转向装置10沿着齿条轴2安装在比齿条轴2更靠近地面的位置处。电动助力转向装置10在安装于靠近地面的位置的情况下，与像扭矩传感器3那样安装于比齿条轴2更靠上部的情况相比，具有更高规格的防水性而言是必不可少的。

图2是以局部透视的方式表示电动助力转向装置10的基本结构的立体图。

参照图2，在电动助力转向装置10中，在马达7中，众所周知，将定子、绕组和转子等内置于马达外壳7a，从端面突出的输出轴11的前端与车辆的齿轮8啮合。马达外壳7a为图2中的右侧有底而左侧敞开的金属制。因此，能完全截断来自图2中所示的马达7的侧面的进水。

在将马达7安装于车辆的齿轮8的情况下，将四个部位的马达安装部13与齿轮8之间通过螺纹紧固来固定。马达安装部13也可以根据装设方向设置在三个部位处。此时，将O形环嵌入到设置于马达安装部13内径侧的O形环槽14，以确保马达7与齿轮8的防水性。

在位于O形环槽14内径侧的、马达安装部13的面的输出轴11的根部安装有轴承12。上述轴承12可考虑非防水结构或是防水结构。在防水结构的情况下，例如安装外周O形环，在内圈和外圈安装将橡胶粘到金属板的外周的密封构件即可。若是上述结构，则上述轴承12内外的呼吸通路消失。此外，在轴承12中不采用防水结构的情况下，在轴承12的齿轮侧设置油封，也能确保防水性能。

另一方面，与马达外壳7a一体地结合的控制单元6例如在绝缘性树脂材料的壳体6a内置有回路网络等。在马达外壳7a与壳体6a的安装中，在通过三个部位的安装部6螺纹紧固之后，在两者的接触面上，通过对内壁施加垫圈、涂布密封剂等，从而形成防水结构。在控制单元6的后端部，与壳体6a一体地形成有电源用连接器20、包含扭矩传感器3的信号用连接器21。

当使电动助力转向装置10驱动时，马达7和承担着用于对马达7进行驱动的控制的控制单元6一起发热。特别地，为了将马达7驱动时的控制单元6内部的发热散发，设为配置有散热构件并向马达7和马达部件传热的结构。

另外，马达轴7自身的结构物的大部分为金属制，整体兼作散热构件。在马达7驱动时，在电动助力转向装置10的内部，会因发热而使空气膨胀。反之，若在车辆运转停止时电动助力转向装置10冷却，则内部的空气变为负压而收缩。因此，在电动助力转向装置10中，需要具有进行呼吸的呼吸作用的结构。

因而，在电动助力转向装置10中，在与马达7的输出轴11相反一侧的控制单元6的端面上的、靠近电源用连接器20及信号用连接器21的部位，配置有呼吸装置22。呼吸装置22具有通气部，上述通气部从电动助力转向装置10的内侧朝外侧以能通气的方式突出，呼吸装置22具有利用电动助力转向装置10的内侧与外侧之间的通气实现的呼吸作用。通气部基本沿水平方向或是比水平方向更向上地突出即可，在功能上也可以视为筒状的烟囱。

在呼吸装置22的配置中，若装设于车辆的最下方，则还存在电动助力转向装置10整体因淌水行驶等而被水浸没的可能性。考虑到这点，较为理想的是，呼吸装置22在控制单元6的端面上配置于尽可能高的位置处。

期望的是，呼吸装置22在电动助力转向装置10的内侧安装斥水过滤器22a。斥水过滤器22a能在呼吸装置22内进水的情况下，防止向控制单元6内进水。

图3是从控制单元6一侧表示电动助力转向装置10的端视图。图4是从控制单元6的侧面一侧以包含车辆构件在内的局部截断的方式表示电动助力转向装置10的侧视图。

若参照图3，则在电动助力转向装置10的控制单元6一侧的端面上的、电源用连接器20和信号用连接器21的大致中间位置处，配置有呼吸装置22。此外，在呼吸装置22的对角方向上设置有大型部件收纳部23，上述大型部件收纳部23用于内置例如噪波滤波器、电容器等难以内置于控制单元6的大型部件。

电源用连接器20具有正侧、负侧的两个端子，使端子截面积变大，从而能供给用于对马达7进行驱动的大电流。与之相对的是，信号用连接器21除了扭矩传感器3之外，还排列有大量的小端子，以用于车速等车辆侧的信息的输入、来自控制单元6的发送信号的输出。在呼吸装置22的中央具有通气孔，从而能进行通气。

若参照图4，则在电动助力转向装置10中，另外在电源用连接器20处连接有车辆侧连接器20a，在该车辆侧连接器20a处连接有作为信号线的线束20b。在信号用连接器21处还连接有车辆侧连接器21a，在该车辆侧连接器21a处连接有作为信号线的线束21b。另外，连接器类全部设为防水规格。

由于电动助力转向装置10向车辆安装的安装位置位于最下层，因此，车辆侧连接器20a、21a和线束20b、21b全部以朝向上方延伸的方式连接。顺便提一下，在图1中示出了扭矩传感器3，而其他的电池、车速传感器等配置于比齿条轴2更靠上部处。因此，线束20b、21b朝向上部。

在呼吸装置22中，在安装斥水过滤器22a的情况下，将斥水过滤器22a安装成将设置于壳体6a的内周面的一部分的孔覆盖即可。此外，在壳体6a的外侧，呼吸装置22的通气部22b突出延伸。还能采用将上述通气部22b作为一部分进一步延长的结构。例如，能将筒、管22c等接续到通气部22b的前端部。上述筒、管22c等期望的是设为如图4所示那样朝上方弯曲的形状。

若是包括上述延长结构的通气部22b的呼吸装置22，则也可以配置在控制单元6的端面的下方。此外，例如，通气部22b和管22c既可以沿着车辆侧线束20b、21b延长，或者也可以与线束20b、21b一起固定。然后，若将管22c的前端部延长至无泼水之虞的车体内部，则可完全实现防水性。在能将管22c延长至车室内的情况下，不需要呼吸装置22的斥水过滤器22a。

在马达7的情况下，从呼吸装置22至电动助力转向装置10内部的通风路径例如能利用定子与转子的间隙，或是利用定子外层与马达外壳7a内表面的间隙。此外，在控制单元6的内部，控制用CPU、各种电气线、IC和马达绕组的驱动电路等安装于基板、中继构件和热沉。由于在基板、中继构件及热沉等与壳体6a之间存在大量的空间，因此，存在无数的通风路径。因此，能利用各部位的空间作为控制单元6和马达7内部的通风路径。

以上，实施方式1的电动助力转向装置形成为在控制单元的壳体的外表面配置有呼吸装置的结构。因此，能有效地发挥呼吸装置的呼吸作用，并且即使在产生标准规格以上的压差的环境下，也能确保防水性。此外，通过呼吸装置的呼吸作用，能防止电动助力转向装置的防水功能劣化。

另外，在实施方式1的电动助力转向装置中，使呼吸装置的通气部延长并使其沿着线束、或是与线束一起固定，从而能形成防水结构。因此，即使在电动助力转向装置被水浸没时，也能确保呼吸装置的呼吸作用。除此之外，在使呼吸装置的通气部延长的情况下，也可以不是能完全实现防止通气部的结构，而且在电动助力转向装置的内部能通过任意形状的路径来确保通风路径。

实施方式2

图5是表示本发明实施方式2的电动助力转向装置中的主要部分的控制单元6一侧的侧剖视图。其中，在实施方式2中，对于电动助力转向装置的各个部分，对于同一结构部位标注与先前的实施方式1的情况相同的附图标记，并省略说明，且以不同的结构为中心进行说明。

在实施方式2的电动助力转向装置中，在控制单元6的圆筒状的壳体6a的侧面设置有呼吸装置24。此处的呼吸装置24与壳体6a分体。因此，壳体6a开设有用于供呼吸装置24安装的安装孔6b。

在呼吸装置24的位于控制单元6内部的下端部处安装有斥水过滤器24a。呼吸装置24具有朝上方延伸的通气部24b。在将呼吸装置24插入并安装于壳体6a的安装孔6b时，为了确保两者的防水性，使O形环24c配置在壳体6a的外周壁与呼吸装置24的下部之间。通过将呼吸装置24插入并安装于安装孔6b，从而O形环24c被压缩，而使防水性得以确保。另外，还能使用其他防水性粘接剂、密封剂来替代O形环24c。

本实施方式2的呼吸装置24设置在控制单元6的侧面的上方，泼水之虞较小。因此，并不必然需要斥水过滤器24a。此外，在图5中，例示出通风部24b的通风路径的直径均匀的情况。但是，通气部24b的通风路径的直径也可以以越靠近斥水过滤器24a则越大的方式形成。

在呼吸装置24中，若考虑呼吸作用下的阻力，则斥水过滤器24a的阻力最高，在通气部24b内的通风路径中，不存在成为阻力的部位。因此，即使通风路径的直径小于斥水过滤器24a的安装位置的孔径，也不会降低呼吸作用的效果。

另外，对在实施方式2的电动助力转向装置的情况下，对将呼吸装置24安装于控制单元6的侧面的上方的结构进行了说明。替代地，还能将呼吸装置24安装于图2所示的马达外壳7a的侧面的上方。但是，由于在马达外壳7a中内置有定子和马达绕组等，因此，需要将呼吸装置24安装在不与这些部位发生干涉的位置处。

顺便提一下，在因马达绕组等而使马达7一侧的发热变大的情况下，若将呼吸装置24安装于马达外壳7a，则能迅速地消除电动助力转向装置10内外的压力差。此外，在因CPU等而使控制单元6一侧的发热变大的情况下，若将呼吸装置24安装于壳体6a，则能迅速地消除电动助力转向装置10内外的压力差。

如实施方式2那样，在与壳体6a分体设置的呼吸装置24中，通气部24b中央的通风路径也朝上方呈烟囱状延伸。由此，能将通气部24b用作通风路径，特别是能实现控制单元6内的换气。其结果是，通过呼吸装置24的呼吸作用，能降低电动助力转向装置内部的压力变化，而且能防止其他部位的防水功能的劣化。

实施方式2的呼吸装置24期望的是，在电动助力转向装置中尽可能配置在上方侧。此外，尽管斥水过滤器24a形成为安装于通气部24b的下部的结构，但也能安装于通气部24b的上部。

实施方式3

图6是表示本发明实施方式3的电动助力转向装置的基本结构的图，其是局部截断以使内部露出的侧剖视图。其中，在实施方式3中，对于电动助力转向装置的各个部分，在同一结构部位处标注与先前的实施方式1、2的情况相同的附图标记，并省略说明，且对不同的结构进行说明。

在实施方式3的电动助力转向装置中，在马达7的马达外壳7a的端面设置有呼吸装置24。此外，实施方式3的电动助力转向装置是将控制单元6配置于马达7的输出轴11的输出侧的类型。

马达7与以往类型同样地在马达外壳7a的内部朝向作为中心轴的输出轴11的径向外侧，配置有转子72、定子71和绕组73。绕组73的端部通过环状的线路74接线，进而延长至控制单元6的单元内部6c。在输出轴11的两端侧夹装有轴承12a、12b。通过这些轴承12a、12b，能使输出轴11自由旋转。

控制单元6例如具有铝制的框体6d，从而还兼作散热构件。在单元内部6c配置有配线、中继构件63、控制基板60和功率元件62等，上述中继构件63用于安装部件，上述控制基板60安装有CPU 61等电子部件，上述功率元件62将电流供给至马达绕组73。此外，用于与车辆电连接的电源用连接器20和信号用连接器21以从控制单元6的侧面突出的方式配置。

这样，在马达7与配置于输出轴11的输出侧的控制单元6的一体型结构中，为了高精度地配置输出轴11的轴心，存在在马达7的后端部的端面设有孔的情况。

因而，在实施方式3的电动助力转向装置中配置有呼吸装置24，以将上述孔堵塞。呼吸装置24自身是基本上与实施方式2中说明的呼吸装置相同的结构。即，呼吸装置24构成为包括斥水过滤器24a、O形环24c和通气部24b。但是，在本实施方式3的呼吸装置24中，在通气部24b的前端部设置有朝上方弯曲的延长通气部24e。另外，尽管在图6的纸面上以朝左侧弯曲的状态表示出延长通气部24e，但在马达7实际设置的状态下，上述左侧相当于上方。

在实施方式3的电动助力转向装置配置于比图1所示的齿条轴2更靠下方处的情况下，将呼吸装置24的延长通气部24e延长至靠近齿条轴2的位置处即可。在这种情况下，即使电动助力转向装置被水浸没，也能确保呼吸装置24的呼吸作用。

与之相反，在实施方式3的电动助力转向装置配置于比齿条轴2更靠上方处的情况下，也可以将呼吸装置24的延长通气部24e朝下方延长。在呼吸装置24的延长通气部24e朝下方延长的情况下，存在垃圾或异物进入至通气部24b内的可能性非常小这样的优点。另外，也能利用通气部24b和延长通气部24e整体的长度来去除斥水过滤器24a以提高通气性能。

在实施方式3中，形成为利用设置于马达7后端部的端面处的孔来安装呼吸装置24的结构。呼吸装置24的延长通气部24e能根据电动助力转向装置的配置、防水性能等改变其朝向。在这种情况下，也能确保呼吸装置24的呼吸作用。

实施方式4

图7是设置于本发明实施方式4的控制单元6的端面的电源用连接器20A的俯视图。此外，图8是图7所示的电源用连接器20A的C-C线方向上的局部的侧剖视图。其中，在实施方式4中，对于电动助力转向装置的各个部分，在同一结构部位处标注与先前的实施方式1～3的情况相同的附图标记，并省略说明，且对不同的结构进行说明。

在实施方式4的电动助力转向装置中，通过与马达7的输出轴11相反一侧的控制单元6的端面上的电源用连接器20内的、端子20c与连接器外壳20e的间隙20f来形成通气部。即，上述通气部作为呼吸装置发挥功能。

具体而言，图7所示的电源用连接器20A具有并排设置两根端子20c的结构。若参照图7，则在端子20c的横向上设置有间隙20f，上述间隙20f具有比端子20c小的宽度。另外，若参照图8，则可知在端子20c的两侧设有相同宽度的间隙20f。

在电源用连接器20A中，端子20c设为铜制，连接器外壳20e设为塑料的树脂制。连接器外壳20e承担着对端子20c进行支承的作用。因此，端子20c与连接器外壳20e的接触部分具有一定程度的面积和长度。因而，间隙20f的长度也沿着端子20c较长，间隙20f能视为筒状的烟囱。

例如，如图8所示，将端子20c的宽度设为L，将间隙20f的宽度设为单侧α/2。间隙20f为呼吸用的孔，间隙20f的宽度由周围温度和各部位的线膨胀系数来决定。

因而，示出以下这样的代表值作为具体例。

端子20c的铜的线膨胀系数Ec：16.5ppm

连接器外壳20e的树脂的线膨胀系数Ep：100ppm(PBT：聚对苯二甲酸丁二酯)

周围温度：－40～常温25℃

端子20c的宽度L：8mm

间隙20f的宽度：α(mm)

需要考虑在低温时因端子20c和连接器外壳20e的收缩会使间隙20f变窄，来决定常温时的间隙20f的宽度α。因此，考察以下关系式(1)

(L+α)(1+Ep×(－40－25))－L×(1+Ec×(－40－25))

＝65×L×(Ec－Ep)+(1－65Ep)×α

考虑到控制单元6和马达7的通路阻力和容积，为了在低温时也可确保间隙20f＝0.1mm，为了满足关系式(1)＞0.1，则：

α＞65×L×(Ec－Ep)/(1－65×Ep)＞0.1

α＞0.095

因此，当确保间隙20f的宽度α为约0.1mm时，在使用环境下不会堵塞烟囱，能确保作为呼吸装置的通气部的呼吸作用。

在实施方式4中，在电源用连接器20A的端子20c附近设置促进呼吸作用的间隙20f，能考虑电动助力转向装置的使用环境温度来决定间隙20f的面积。由此，无需以与壳体60a分体的方式设置作为呼吸装置的通气部，能将间隙20f用作烟囱来确保作为呼吸装置的呼吸作用。

另外，各实施方式中说明的呼吸装置的通气部包括延长的情况，只要确保前端部分的防水性，则可以设为任意的形状。

(符号说明)

1 方向盘；

2 齿条轴；

3 扭矩传感器；

4 小齿轮；

5 轮胎；

6 控制单元；

6a 壳体；

6b 安装孔；

6c 单元内部；

6d 框体；

7 马达(旋转机)；

7a 马达外壳；

10 电动助力转向装置；

11 输出轴；

12、12a、12b 轴承；

13 马达安装部；

14 O形环槽；

16 安装部；

20、20A 电源用连接器；

20a、21a 车辆侧连接器；

20b、21b 线束；

20c 端子；

20e 连接器外壳；

20f 间隙；

21 信号用连接器；

22、24 呼吸装置；

22a、24a 斥水过滤器；

22b、24b 通气部；

22c 管；

24c O形环；

24e 延长通气部。

Claims (10)

1.一种呼吸装置，包括通气部，所述通气部设置于电动助力转向装置，所述电动助力转向装置安装于车辆并且所述电动助力转向装置的旋转机和对所述旋转机进行驱动的控制单元被一体化而具有防水结构，所述通气部配置成从所述电动助力转向装置的内侧朝外侧突出，所述通气部具有所述内侧与所述外侧之间的通气实现的呼吸作用，

所述通气部沿水平方向或是比所述水平方向更向上地突出。

2.如权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部配置在与所述旋转机的输出轴相反一侧的、设置有连接器的所述控制单元的端面。

3.如权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部配置在所述控制单元的壳体的侧面。

4.如权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部配置在所述旋转机的外壳的端面。

5.如权利要求1所述的呼吸装置，其特征在于，

在设置于与所述旋转机的输出轴相反一侧的所述控制单元的端面的连接器内，由端子与连接器外壳的间隙形成所述通气部。

6.如权利要求2所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部在靠近所述连接器处与所述控制单元的壳体一体化。

7.如权利要求3或4所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部相对于所述控制单元的壳体或是所述旋转机的外壳，以与所述壳体或是所述外壳分体的方式安装。

8.如权利要求2至7中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部沿着车辆侧的线束或是与所述线束一起固定，所述通气部的前端部延长配置。

9.如权利要求2至8中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，

所述通气部的车辆侧的前端部延长至车室附近。

10.一种电动助力转向装置，包括：

权利要求1至9中任一项所述的呼吸装置；以及

所述旋转机和所述控制单元。

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