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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Antriebsvorrichtung mit einem Motor und einer Steuereinrichtung.
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In der Antriebsvorrichtung ist ein Substrat herkömmlicherweise an einem Gehäuse durch Verwenden einer Schraube zum Befestigen des Substrats in dem Gehäuse angebracht (vergleiche beispielsweise Offenbarung eines Patentdokuments, der
japanischen Patentoffenlegung mit der Nr. 2008-305868 (Patentdokument 1)). Beispielsweise kann eine Antriebsvorrichtung, die als eine Kombination eines Motors und einer Steuereinrichtung vorgesehen ist, das Substrat der Steuereinrichtung aufweisen, das an ein Rahmenelement geschraubt ist.
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Jedoch, wenn das Substrat an dem Rahmenelement durch eine Schraube befestigt wird, muss ein Werkzeug wie beispielsweise ein Schraubendreher verwendet werden, der dann einen Arbeitsraum zum Verwenden des Schraubendrehers oder dergleichen benötigt, und den Anbringungsraum der elektronischen Komponenten auf dem Substrat beschränkt. Demzufolge wird eine Volumenreduzierung der Antriebsvorrichtung in der verschraubten Struktur zum festen Anbringen des Substrats auf dem Rahmenelement verhindert. Ferner ist Montagearbeit für das Anbringen des Substrats an dem Rahmenelement erforderlich, was die Anzahl von Arbeitsschritten erhöht, wenn das Substrat an dem Rahmenelement unter Verwendung einer Schraube angebracht wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Antriebsvorrichtung bereitzustellen, in der das Substrat an dem Rahmenelement ohne Verwendung eines Werkzeugs anbringbar ist.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Antriebsvorrichtung einen Motor, der einen Stator, auf dem eine Wicklungsdrahtgruppe gewickelt ist, einen Rotor, der rotierbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und eine Welle beinhaltet, die in einem Körper bzw. einstückig mit dem Rotor rotiert. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso eine Steuereinrichtung, die sich auf einem axialen Ende des Motors befindet und ein Substrat aufweist, auf dem elektronische Komponenten zum Steuern einer Energieversorgung der Wicklungsdrahtgruppe implementiert sind. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner ein Rahmenelement, das dem Substrat zugewandt ist und einen Substratträger aufweist, der das Substrat kontaktierend trägt. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso einen Vorsprung, der aus dem Rahmenelement hin zum Substrat hervorsteht. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner einen Eingriffsteil, der sich fest auf dem Substrat befindet und mehrere elastisch deformierbare Klauen aufweist, die den Vorsprung eingreifend auf bindende Weise halten.
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In der vorstehenden Konfiguration, wenn die Antriebsvorrichtung hergestellt wird, wird der Vorsprung, der aus dem Rahmenelement hervorsteht, druckhaft in den Eingriffsteil eingeführt, der fest auf dem Substrat angeordnet ist, und das Substrat wird bewegt, bis der Substratträger das Substrat kontaktiert. Dann halten die mehreren Klauen den Vorsprung auf die bindende Weise durch elastisches Kontaktieren des Vorsprungs. Ist das Substrat in einem Kontaktzustand, wobei der Substratträger den Eingriffsteil eingreifend durch den Vorsprung gehalten aufweist, ist das Substrat fest an dem Rahmenelement angebracht.
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Demnach ist, wenn die Antriebsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung montiert ist, das Substrat der Antriebsvorrichtung ohne Verwendung eines Werkzeugs fest an dem Rahmenelement angebracht. Wird kein Werkzeug verwendet, muss kein Arbeitsraum zum Verwenden des Werkzeugs reserviert werden, was die Restriktion des Implementationsraums der elektronischen Komponenten hinsichtlich des Substrats erhöhen würde, und das Volumen der Antriebsvorrichtung wird verringert. Ferner wird die Anzahl von Arbeitsschritten für das Montieren der Antriebsvorrichtung reduziert.
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Ferner ist die Antriebsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung in einem kleinen Raum installierbar und wird dabei bevorzugt in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung angewandt und verwendet.
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Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen ersichtlicher.
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Es zeigen:
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1 ein Querschnittskonfigurationsdiagramm einer Antriebsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 eine erweiterte Ansicht eines Teils II von 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Zapfens und eines Eingriffsteils in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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4 eine Illustration eines Rauschausbreitungspfads in der Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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5 ein Querschnitt des Zapfens und des Eingriffsteils in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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6 eine Querschnittsansicht des Zapfens und des Eingriffsteils in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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7 eine Querschnittsansicht des Zapfens und des Eingriffsteils entlang eines Pfeils VII von 6;
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8 eine Querschnittsansicht des Zapfens und des Eingriffsteils in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
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9 eine Illustration eine Lenksystems einschließlich einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung.
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Nachfolgend wird die Antriebsvorrichtung in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen repräsentieren gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und die Beschreibung der gleichen Teile wird nicht wiederholt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Antriebsvorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs angewandt. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung unterstützt eine Lenkoperation durch einen Fahrer des Fahrzeugs durch Übertragen eines Lenkunterstützungsmoments, das von der Antriebsvorrichtung 1 ausgegeben wird, an eine Säule oder eine Stange (Zahnstange; Spurstange) mittels eines Untersetzungsgetriebes.
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9 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Lenksystems 100 mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8. Das Lenksystem 100 beinhaltet ein Lenkrad 101, eine Lenksäule 102, ein Ritzel bzw. Zahnradgetriebe 104, eine Spurstange bzw. Zahnstange 105, einen Reifen 106 und eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 als die Komponenten.
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Das Lenkrad 101 ist mit der Lenksäule 102 verbunden. Ein Momentsensor 103, der sich auf der bzw. an der Lenksäule 102 befindet, erfasst ein Lenkmoment, das durch die Bedienung des Lenkrads 101 durch einen Fahrer erzeugt wird. Das Zahnradgetriebe 104 ist an der Spitze des Säulenschafts 102 ausgebildet und greift in die Spurstange 105 ein. Ein Paar Reifen 106 befindet sich auf beiden Enden der Spurstange 105 mittels einer Nabe (pinion gear) oder dergleichen.
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Demnach, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 dreht, rotiert die Lenksäule 102, die mit dem Lenkrad 101 verbunden ist, ebenso. Die Rotationsbewegung der Lenksäule 102 wird in die translatorische Bewegung der Spurstange 105 durch das Zahnradgetriebe 104 konvertiert, und das Paar Reifen 106 wird um einen Winkel gemäß dem Betrag eines Versatzes der Spurstange 105 gelenkt.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 ist mit einem Untersetzungsgetriebe 9 und der Antriebsvorrichtung 1 versehen.
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Die Antriebsvorrichtung 1 beinhaltet einen Motor 10 und eine Steuereinrichtung 30 (das heißt, in 1 als eine „ECU” gekennzeichnet), die für die Steuerung des Motors 10 erforderlich ist. Sowohl der Motor 10 als auch die Steuereinrichtung 30 sind in einem Körper kombiniert.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 gibt ein Unterstützungsmoment von dem Motor zum Unterstützen eines Lenkens des Lenkrads 101 basierend auf dem vom Momentsensor 103 erlangten Lenkmoment und Signalen von einem sogenannten Controller Area Network (CAN, nicht illustriert) hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen aus und überträgt das Moment auf die Lenksäule 102 mittels des Untersetzungsgetriebes 9.
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(Antriebsvorrichtung)
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Die Konfiguration der Antriebsvorrichtung ist mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Die Antriebsvorrichtung 1 ist mit dem Motor 10, einem Rahmenelement 20, einem Zapfen 26, der Steuereinrichtung 30, einem Eingriffsteil 40, einem Abdeckelement 90 und dergleichen versehen. Diese Komponenten sind in einem Körper kombiniert. Nachfolgend kann die axiale Richtung des Motors 10 einfach als eine „axiale Richtung” bezeichnet werden, und die radiale Richtung des Motors 10 kann einfach als eine „radiale Richtung” bezeichnet werden.
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Der Motor 10 ist beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrommotor und ist mit einem Motorgehäuse 11, einem Stator, zwei Systemen aus Wicklungsdrahtgruppen 13, einem Rotor 15, einer Welle 16 und dergleichen versehen.
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Das Motorgehäuse 11 ist in einer Zylinderform mit einem Boden beispielsweise aus Metall (beispielsweise Aluminium) ausgebildet und beinhaltet einen Zylinderteil 111 und einen Boden 112, der auf einem gegenüberliegenden Ende des Zylinderteils 111 bezüglich der Steuereinrichtung 30 angeordnet ist. Ein Wellenloch 113 ist im Wesentlichen in der Mitte des Bodens 112 gebohrt und ein Lager (nicht illustriert) ist in dem Wellenloch 113 vorgesehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert das Rahmenelement 20 als ein Gehäuse des Motors 10 zusammen mit dem Motorgehäuse 11. Das Rahmenelement 20 ist beispielsweise aus einem thermisch leitenden Metall (beispielsweise Aluminium) gefertigt und ist angeordnet, um eine Öffnung des Motorgehäuses 11 abzudecken. Ein Wellenloch 21 ist im Wesentlichen in der Mitte des Rahmenelements 20 gebohrt und ein Lager (nicht illustriert) ist in dem Wellenloch 21 vorgesehen. Ferner ist ein Motorleitungseinführloch 22 des Rahmenelements 20 in das Rahmenelement 20 gebohrt.
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Das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 haben jeweils mehrere Befestigungsteile 115 und 23, die nach außen entlang des Radius des Motors 10 in einer Ein-zu-Eins-Beziehung hervorstehen. Ein Schraubenloch 116 ist in den Befestigungsteil 115 gebohrt und ein Durchgangsloch 231 ist in einem Befestigungsteil 23 gebohrt.
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Wird eine Schraube 19 in das Durchgangsloch 231 eingeführt und in das Schraubenloch 116 geschraubt, sind das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 fest miteinander kombiniert.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 elektrisch mittels Kontaktoberflächen auf jedem der Befestigungsteile 115 und 23 verbunden. Ist die Schraube 19 leitend, kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Motorgehäuse 11 und dem Rahmenelement 20 mittels der Schraube 19 hergestellt werden.
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Der Stator 12 befindet sich fest in einer Innenseite des Motorgehäuses 11 mit zwei um ihn gewickelten Systemen der Wicklungsdrahtgruppen 13. Jede der Wicklungsdrahtgruppen 13 bildet eine Spule der Dreiphasenschaltung aus und eine Motorleitung 17 erstreckt sich von der Spule jeder Phase. Die Motorleitung 17 wird durch das Motorleitungseinführungsloch 22 des Rahmenelements 20 hin zur Steuereinrichtung 30 nach außen geführt.
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Der Rotor 15 befindet sich entlang der radialen Richtung bezüglich des Stators 12 innerhalb und ist koaxial mit dem Stator 12 positioniert.
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Die Welle 16 befindet sich fest an einer axialen Mitte des Rotors 15. Ferner ist die Welle 16 rotierbar getragen durch ein Lager am Boden 112 des Motorgehäuses 11 und ein Lager am Rahmenelement 20 angeordnet.
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Ein Ende 161 der Welle 16 ist in das Wellenloch 113 auf dem Boden 112 des Motorgehäuses 11 eingeführt und steht zu einer Außenseite des Motorgehäuses 11 hervor. Ein Ausgangsende der Welle 16, das mit dem Untersetzungsgetriebe 9 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8 verbunden ist, ist auf dem einen Ende 161 der Welle 16 vorgesehen.
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Ein nicht illustrierter Magnet wird auf einem anderen Ende 162 der Welle 16 gehalten. Ist das andere Ende 162 der Welle 16 in das Wellenloch des Rahmenelements 20 eingeführt, liegt das Magnet der Steuereinrichtung 30 gegenüber.
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Das Rahmenelement 20 der vorliegenden Ausführungsform hat in einem Körper nicht nur einen Rahmenkörper 24, der angeordnet ist, um die Öffnung des Motorgehäuses 11 abzudecken, sondern ebenso einen Substratträger 25.
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Der Substratträger 25 steht hin zu einem Substrat 31 ausgehend von einer dem Substrat 31 zugewandten Oberfläche 241 des Rahmenkörpers 24 hervor, die dem Substrat 31 der Steuereinrichtung 30 zugewandt ist. Eine Endfläche 241, die ein hervorstehendes Ende des Substratträgers 25 ist, kontaktiert das Substrat 31 auf tragende Weise.
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Durch die Vorsprungshöhe des Substratträgers 25 ist ein Raum zwischen dem Substrat 31 und dem Rahmenkörper 24 definiert. Solange der Substratträger 25 das Substrat 31 tragen kann, kann die Anzahl der Substratträger 25 eins sein oder kann mehr als zwei sein.
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Der Zapfen 26, der einen „Vorsprung” darstellt, hat beispielsweise eine rechtwinkelige Säulenform und steht von der Endfläche 251 des Substratträgers 25 hin zum Substrat 31 hervor.
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Der Zapfen 26 in der vorliegenden Ausführungsform ist einstückig mit dem Rahmenelement 20 bzw. in einem Körper mit dem Rahmenelement 20 ausgebildet. Der Zapfen 26 kann eben bzw. gleichmäßig um die Welle 26 (das heißt die Achse der Welle 26) an mehreren Positionen der dem Substrat 31 gegenüberliegenden Oberfläche 241 des Rahmenkörpers 24 angeordnet sein.
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Die Steuereinrichtung 30 ist mit dem Substrat 31 versehen, auf dem unterschiedliche Arten elektronischer Komponenten angebracht sind.
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Das Substrat 31 ist beispielsweise eine Leiterplatte und ist senkrecht bezüglich der axialen Richtung des Motors 10 positioniert, um dem Rahmenelement 20 zugewandt zu sein. Eine der zwei Hauptoberflächen des Substrats 31 ist als eine erste Hauptoberfläche 311 gekennzeichnet, die dem Rahmenelement 20 zugewandt ist. Die andere der zwei Hauptoberflächen des Substrats 31 ist als eine zweite Hauptoberfläche 312 gekennzeichnet.
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Die erste Hauptoberfläche 311 des Substrats 31 hat befestigt auf der ersten Hauptoberfläche 311 mehrere Schaltelemente 32 (beispielsweise einen Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET)), die als zwei Inverter dienen, die jeweils zwei Systemen der Wicklungsdrahtgruppen 13 entsprechen, einen Sensor 33 zum Erfassen einer Position des Rotors 13, eine integrierte Schaltung 34, die an die Schaltelemente 32 ein Antriebssignal basierend auf einem Anweisungswert ausgibt und dergleichen.
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Der Sensor 33 ist dem Magnet zugewandt, das auf dem anderen Ende 162 der Welle 16 gehalten wird. Das Schaltelement 32 und die integrierte Schaltung 34 kontaktieren mittels eines Wärmeableitgels (nicht illustriert) das Rahmenelement 20 auf wärmeableitende Weise. Das heißt, das Rahmenelement 20 der vorliegenden Ausführungsform funktioniert als eine Wärmesenke abgesehen davon, dass es als ein Rahmen funktioniert.
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Die zweite Hauptoberfläche 312 des Substrats 31 hat angebracht auf der zweiten Hauptoberfläche 312 einen Mikrocomputer 35, der einen Anweisungswert, der die elektrische Energie kennzeichnet, die jeder der Wicklungsdrahtgruppen 13 bereitgestellt wird, basierend auf der Position des Rotors 15 oder dergleichen berechnet, einen Kondensator 36, der die elektrische Energieversorgung an den Inverter durch Speichern der elektrischen Ladung unterstützt, eine Drosselspule 37, die als eine Filterschaltung zusammen mit dem Kondensator 36 zum Reduzieren des Rauschens dient und dergleichen. Die Drosselspule der vorliegenden Ausführungsform ist eine Normalmodusspule.
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Der vorliegenden Ausführungsform sind diese elektronischen Komponenten 32–37 auf einem Substrat 31 angebracht. Demnach wird verglichen damit, wenn zwei oder mehr Substrate 31 in der Steuereinrichtung 30 vorliegen, die Anzahl von Komponenten reduziert und die Volumenreduzierung des Motors 10 wird gleichzeitig erreicht.
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Ein Motorleitungseinführungsloch 314 des Substrats 31 ist auf dem Substrat 31 an einer Position entsprechend der Motorleitung 17 gebohrt, die sich hin zur Steuereinrichtung 30 erstreckt. Die Motorleitung 17 ist in das Motorleitungseinführungsloch 314 eingeführt und elektrisch mit dem Substrat 31 verbunden.
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Ferner hat die zweite Hauptoberfläche 312 des Substrats 31 einen Eingriffsteil 40, der den Zapfen 36, der fest auf dem Substrat 31 angeordnet ist, krallt bzw. einklemmt oder bindet. Die Details des Eingriffsteils werden später erläutert. Der Eingriffsteil 40 hält den Zapfen 36 eingreifend, um das Substrat 31 fest auf dem Träger 25 zu tragen.
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Das Abdeckelement 90 beinhaltet einen Abdeckkörper 91, der eine Seite (das heißt, die zweite Hauptfläche 312) des Substrats 31 abdeckt, einen Energieversorgungsverbinder 92, der von dem Abdeckkörper 91 hervorsteht (das heißt, relativ zum Motor 10 weg steht) und zwei Signalverbinder (nicht dargestellt). Der Abdeckkörper 91 und der Energieversorgungsverbinder 92 sind in einem Körper ausgebildet.
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Ein Endteil 912 des Abdeckkörpers 91 wird in einen Kanal oder eine Kerbe 242 eingeführt, die auf der dem Substrat 31 zugewandten Oberfläche 241 des Rahmenkörpers 24 ausgebildet ist, und wird fest durch Klebstoffe usw. angebracht.
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Der Energieversorgungsverbinder 92 hat einen Energieversorgungsverbinderanschluss 94, der mit dem Substrat 31 verbunden ist, und der Anschluss 94 ist mit einem Kabelbaum (nicht dargestellt) verbindbar, der mit einer Batterie verbunden ist. Die Steuereinrichtung 30 ist mit der Batterie durch elektrisches Verbinden des Energieversorgungsverbinderanschlusses 94 mit dem Substrat 31 verbunden.
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(Befestigung des Substrats)
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Die Befestigungsstruktur des Substrats 31, die ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist, wird mit Bezug auf 2 und 3 erläutert. 2 ist eine Querschnittsansicht von einem der mehreren Zapfen 26 und des Eingriffsteils 40 in einer erweiterten Weise. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Zapfens 26 und des Eingriffsteils 40.
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Das Substrat 31 ist an dem Rahmenelement 20 unter Verwendung des Eingriffsteils 40 angebracht bzw. befestigt. Nachfolgend wird die Konfiguration des Eingriffsteils 40 beschrieben.
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Der Eingriffsteil 40 ist mit einem leitenden Metall oder dergleichen gefertigt und hat ein Paar Befestigungsteile 41, einen konvexen Teil 42 und ein Paar Klauen 43.
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Das Paar Befestigungsteile 41 wird durch Löten an das Substrat 31 befestigt. Ferner ist das Paar Befestigungsteile 41 mit einer Verdrahtung bzw. Leitungsführung 38 verbunden, die auf dem Substrat 31 freigelegt ist, und die Verdrahtung 38 ist mit einer Masseleitung verbunden. Das heißt, der Eingriffsteil 40 ist mit der Masseleitung verbunden.
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Der konvexe Teil 42 hat eine quadratische U-Form und der konvexe Teil 42 und das Substrat 31 definieren einen Raum an einer Position zwischen dem Paar aus Befestigungsteilen 41. Ein Zapfeneinführungsloch 44, in das der Zapfen 26 des Rahmenelements 20 eingeführt wird, ist auf dem konvexen Teil 42 ausgebildet.
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Das Paar aus Klauen 43, die sich jeweils von dem konvexen Teil 42 erstrecken, sind einander zugewandt, wobei das Zapfeneinführungsloch 44 zwischen dem Paar aus Klauen 43 angeordnet ist, und erstrecken sich weg von dem Substrat 31.
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Während das Paar aus Klauen 43 den Zapfen 26 von beiden Seiten durch elastisches Kontaktieren des Zapfens 46 krallt oder bindet, trägt ein Teil des konvexen Teils 42, der in 3 dargestellt ist (das heißt, zwei periphere Teile 45) den Zapfen 26 von unterschiedlichen Seiten.
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Der Eingriffsteil 40 ist durch Metallbearbeitung (das heißt eine Schneideverarbeitung und eine Biegeverarbeitung) einer Metallplatte ausgebildet, die elastisch biegbar ist. Beispielsweise durch Fertigen eines H-Formschnittes auf der Metallplatte und durch Biegen des ausgeschnittenen Abschnitts, werden das Paar Klauen 43 und das Zapfeneinführungsloch 44 dazwischen bereitgestellt und das Paar aus Befestigungsteilen 41 und der konvexe Teil 42 werden durch Biegen beider Enden der Metallplatte in einer Kurbelform ausgebildet.
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Wenn das Substrat 31 auf dem Rahmenelement 20 befestigt wird, wird, während der Zapfen 26 in den Eingriffsteil 40, der an dem Substrat 31 befestigt ist, gedrückt wird, das Substrat 31 gegen das Rahmenelement 20 gedrückt, bis das Substrat 31 die Endoberfläche 251 des Substratträgers 25 kontaktiert.
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Bevor der Zapfen 26 gedrückt wird, um in den Eingriffsteil 40 einzupassen, ist ein Lückenraum zwischen dem Paar Klauen 43 entlang der Anordnungsrichtung des Paars aus Klauen 43 kleiner als ein Durchmesser des Zapfens 26.
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Wird der Zapfen 26 in den Eingriffsteil 40 pressgepasst, wird der Reihe nach der Zapfen 26 in ein Zapfeneinführungsloch 315 auf dem Substrat 31 eingeführt und dann in das Einführungsloch 44 auf dem Eingriffsteil 40 eingeführt, und dann in eine Lücke zwischen dem Paar aus Klauen 43 eingeführt. Auf diese Weise wird das Paar aus Klauen 43 elastisch deformiert, indem es einen Druck von dem Zapfen 26 empfängt, wobei die Klauen 43 dann elastisch den Zapfen 26 von beiden Seiten durch ihre eigene elastische Kraft binden. Auf diese Weise sind der Eingriffsteil 40 und der Zapfen 26 fest verbunden. Somit ist das Substrat 31 fest auf dem Rahmenelement 20 mittels des Eingriffsteils 40 befestigt.
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(Wirkungen der vorliegenden Offenbarung)
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Die Wirkungen der Antriebsvorrichtung 1 in der vorliegenden Offenbarung sind nachfolgend beschrieben.
- (1) Eine Antriebsvorrichtung in der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Motor, der einen Stator, auf dem eine Wicklungsdrahtgruppe gewickelt ist, einen Rotor, der rotierbar bezüglich des Stators angeordnet ist, und eine Welle beinhaltet, die in einem Körper bzw. einstückig mit dem Rotor rotiert. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso eine Steuereinrichtung, die sich auf einem axialen Ende des Motors befindet und ein Substrat aufweist, auf dem elektronische Komponenten zum Steuern einer Energieversorgung der Wicklungsdrahtgruppe implementiert sind. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner ein Rahmenelement, das dem Substrat zugewandt ist und einen Substratträger aufweist, der das Substrat kontaktierend trägt. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso einen Vorsprung, der aus dem Rahmenelement hin zum Substrat hervorsteht. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner einen Eingriffsteil, der sich fest auf dem Substrat befindet und mehrere elastisch deformierbare Klauen aufweist, die den Vorsprung eingreifend auf bindende Weise halten.
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Beim Herstellen der Antriebsvorrichtung 1 wird, während der Zapfen 26, der von dem Rahmenelement 20 hervorsteht, in den Eingriffsteil 40 gedrückt wird, der an dem Substrat 31 wie vorstehend erwähnt befestigt ist, das Substrat 31 gegen das Rahmenelement 20 gedrückt, bis das Substrat 31 den Substratträger 25 kontaktiert. Auf diese Weise binden die mehreren Klauen 43 den Zapfen 26 oder krallen diesen durch elastisches Kontaktieren des Zapfens 26. Das Substrat 31 ist an dem Rahmenelement 20 fixiert bzw. befestigt, wenn der Zapfen 36 durch den Eingriffsteil 40 in einem Tragezustand in Eingriff ist, in dem das Substrat 31 den Substratträger 25 kontaktiert.
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Demnach ist die Antriebsvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform mit dem folgenden Merkmal versehen (das heißt, das Substrat 31, das hierbei verwendet wird, ist an dem Rahmenelement 20 ohne Verwendung eines Werkzeugs befestigbar).
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Da es keinen Bedarf zum Reservieren eines Arbeitsraums zum Handhaben des Werkzeugs gibt, ist der Anbringungsraum der elektronischen Komponenten 32–37 auf dem Substrat 31 nicht beschränkt, wodurch eine Volumenreduzierung der Steuereinrichtung 30 und der Antriebsvorrichtung 1 erreicht bzw. ermöglicht wird. Ferner ist die Montagearbeit zum Herstellen der Antriebsvorrichtung 1 reduziert.
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Ferner ist die Antriebsvorrichtung 1 in einem kleinem Raum installierbar und die Antriebsvorrichtung 1 kann bevorzugt auf die elektrische Servolenkungsvorrichtung angewandt werden.
- (2) In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Eingriffsteil 40 auf einer Seite des Substrats 31 (das heißt, auf der zweiten Hauptfläche 312), die von dem Rahmenelement 20 weg zeigt). Ferner steht der Zapfen 26 von dem Substratträger 25 hervor, wird in das Zapfeneinführungsloch 315 eingeführt, das in das Substrat 31 gebohrt ist, und wird durch den Eingriffsteil 40 festgekrallt oder gebunden.
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Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird das Substrat 31 zwischen dem Substratträger 25 und dem Eingriffsteil 40 gebunden, wodurch das Substrat 31 stabil befestigt ist.
- (3) In der Antriebsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Rauschen durch die Rotation des Rotors 15, durch das Schalten des Schaltelements 32 und dergleichen erzeugt. Hierbei wird das Rauschen, das in der Antriebsvorrichtung 1 erzeugt wird, mit Bezug auf 4 beschrieben.
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4 ist eine Illustration, in der ein schematisches Diagramm und eine Querschnittsansicht der Antriebsvorrichtung 1 kombiniert sind, die elektronische Komponenten darstellt, die mit einem von zwei Systemen der Wicklungsdrahtgruppen 13 verbunden sind. In 4 ist eine Leitung, die die elektronischen Komponenten und die Wicklungsdrahtgruppe 13 verbindet, von der Illustration weggelassen.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist eine Brückenverbindung der sechs Schaltelemente 321–326 aufgebaut, damit diese als ein Inverter 320 dienen. Der Inverter 320 ist mit einer negativen Elektrode einer Batterie 109 mittels einer Masseleitung Lg verbunden. Der Kondensator 36 ist parallel auf einer Eingangsseite des Inverters 320 verbunden und die Drosselspule 37 ist an einer Position zwischen der Batterie 109 und einer positiven Elektrode des Kondensators 36 verbunden.
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In 4 zeigt eine gestrichelte Linie einen Ausbreitungspfad des Rauschens, das in der Antriebsvorrichtung 1 erzeugt wird. Das Rauschen kann sich zum Motorgehäuse 11 durch eine Streukapazität C11 zwischen dem Rotor 15 und dem Stator 12 oder durch eine Streukapazität C12 zwischen dem Substrat 31 und dem Rahmenelement 20 ausbreiten, und breitet sich ferner zur Batterie 109 mittels der Masse des Fahrzeugkörpers als Gleichtaktrauschen aus. Ferner, wenn das Rauschen, das in der Antriebsvorrichtung 1 erzeugt wird, sich außerhalb der Antriebsvorrichtung 1 (beispielsweise zu einem Fahrzeugkörper usw.) ausbreitet, kann sich das Rauschen ferner zu einer Antenne des Fahrzeugradios ausbreiten und kann den Empfang des Radioprogramms stören.
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Demzufolge ist in der vorliegenden Ausführungsform der Eingriffsteil 40 mit einem leitenden Material gefertigt und ist mit der Masseleitung Lg auf dem Substrat 31 verbunden und das Rahmenelement 20 ist mit der Masseleitung Lg mittels des Eingriffsteils 40 verbunden.
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Gemäß derartiger Konfiguration sind die vorstehend erwähnten Streukapazitäten C11 und C12 elektrisch mit der Masseleitung Lg verbunden. Demnach wird das in der Antriebsvorrichtung 1 erzeugte Rauschen in ein Normalmodusrauschen (normal mode noise) gewandelt und ist durch die Filterschaltung reduzierbar, die durch den Kondensator 36 und die Drosselspule 36 ausgebildet ist.
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Demnach wird in der vorliegenden Ausführungsform das Gleichtaktrauschen reduziert, wodurch die Gegenmaßnahmen für das Gleichtaktrauschen vereinfacht oder weggelassen werden. Ferner wird aufgrund der Reduzierung des Rauschens, das von der Antriebsvorrichtung 1 mittels des Rahmenelements 20 ausgegeben wird, das Radiorauschen, das aus der Rauschausgabe von der Antriebsvorrichtung 1 resultiert, reduziert.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die Antriebsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird basierend auf 5 beschrieben. 5 entspricht 2 der ersten Ausführungsform.
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In der ersten Ausführungsform ist der Zapfen 26 ein Teil des Rahmenelements 20 (das heißt, der Zapfen 26 und das Rahmenelement 20 sind in einem Körper bzw. einstückig ausgebildet).
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In der zweiten Ausführungsform haben ein Zapfen 260 und das Rahmenelement 20 jeweils einen separaten Körper. Der Zapfen 260 in der zweiten Ausführungsform ist beispielsweise an dem Substratträger 25 durch Einpassen in einen Schlitz 252 befestigt, der auf dem Substratträger 25 des Rahmenelements 20 gebohrt ist.
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Ferner ist in der zweiten Ausführungsform eine Einkerbung oder Vertiefung 32 auf einer Seitenfläche 267 des Zapfens 260 ausgenommen und die Klaue 43 des Eingriffsteils 40 greift in die Vertiefung 263 ein. Demnach wird ein Herunterfallen bzw. Lösen des Zapfens 260 von dem Eingriffsteil 40 vermieden. Demnach ist das Substrat 31 sicherer an dem Rahmenelement 20 befestigt.
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Ferner sind der Zapfen 260 und das Rahmenelement 20 als separate Elemente vorgesehen, was es einfacher macht, die Vertiefung 263 auf der Seitenfläche 267 des Zapfens 260 zu fertigen. Die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Wirkungen werden ebenso erlangt.
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Die Vertiefung 263 kann auf einer gesamten Seitenfläche 267 ausgebildet sein oder kann auf einem Teil der Seitenfläche 267 ausgebildet sein (kann beispielsweise an entsprechenden Positionen entsprechend jeder der Klauen 43 ausgebildet sein).
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(Dritte Ausführungsform)
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Die Antriebsvorrichtung in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird basierend auf 6 und 7 beschrieben. 6 entspricht 2 der ersten Ausführungsform.
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Ein Eingriffsteil 60 der dritten Ausführungsform hat ein Paar Befestigungsteile 61, einen konvexen Teil 62 und ein Paar Klauen 63.
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Das Paar aus Befestigungsteilen 61 weist zwei Presspassenden 610 entsprechend zugeordnet auf. Das Presspassende 610 erstreckt sich ausgehend vom konvexen Teil 62 um in ein Loch auf dem Substrat 31 zu passen und hat ein Durchgangsloch 613, das eine elastische Deformation des Presspassendes 610 selbst ermöglicht. Die Konfiguration des konvexen Teils 62 und des Paars aus Klauen 63 ist dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform.
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Auf dem Substrat 31 ist ein Durchgangsloch 39 mit einer Metallplattierung 392 innerhalb des Durchgangslochs 39 gebohrt, was sich von der Verdrahtung 38 der ersten Ausführungsform unterscheidet. Das Presspassende 610 des Eingriffsteils 60 ist in das Durchgangsloch 39 pressgepasst.
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Ferner ist in der dritten Ausführungsform ein Aufnahmegraben bzw. eine Aufnahmekerbe 253 auf der Endfläche 251 des Substratträgers 225 ausgebildet. Die Aufnahmekerbe 253 hat eine konkave Form, die hin zum Motor 10 vertieft ist. Der Aufnahmegraben bzw. die Aufnahmekerbe 253 nimmt eine Kante des Presspassendes 610 des Eingriffsteils 60 auf.
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Ein Zapfen 27 steht von einem Boden der Aufnahmekerbe 253 hin zum Substrat 31 hervor und ist durch das Paar aus Klauen 63 gekrallt oder gebunden.
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In der dritten Ausführungsform ist der Eingriffsteil 60 mit dem Substrat 31 durch Presspassen verbunden, wodurch es keinen Bedarf für eine Lötarbeit gibt. Demnach ist die Montagearbeit beim Herstellen der Antriebsvorrichtung 1 weiter reduziert. Die in der ersten Ausführungsform beschriebenen Wirkungen werden ebenso erreicht.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die Antriebsvorrichtung in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird basierend auf 8 beschrieben. 8 entspricht 2 der ersten Ausführungsform.
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In der vierten Ausführungsform hat der Substratträger 25 eine Konkavität 225, die hin zum Motor ausgehend von der Endfläche 251 eingedrückt ist. Ein Zapfen 29 befindet sich innerhalb der Konkavität 255 des Substratträgers 25. Der Zapfen 29 steht von einem Boden der Konkavität 255 hin zum Substrat 31 hervor.
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Ein Eingriffsteil 70 der vierten Ausführungsform ist an der ersten Hauptfläche 311 des Substrats 31 befestigt und ist in der Konkavität 255 des Substratträgers 25 aufgenommen.
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Ferner hat der Eingriffsteil 70 ein Paar Befestigungsteile 71, einen konvexen Teil 72 und ein Paar Klauen 73. Das Paar aus Klauen 73 steht einander über ein Einführungsloch 74 des konvexen Teils 72 zwischen den Klauen 73 gegenüber und erstreckt sich vom konvexen Teil 72 hin zum Substrat 31. Das heißt, das Paar aus Klauen 73 erstreckt sich hin zu einem Innenraum des konvexen Teils 72. Die Konfiguration des Paars aus Befestigungsteilen 71 und des konvexen Teils 72 ist die gleiche wie die eine in der ersten Ausführungsform.
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Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist kein Zapfeneinführungsloch in das Substrat 31 gebohrt. Ein Zapfen 29 wird in den Eingriffsteil 70 pressgepasst, ohne in das Substrat 31 eingeführt zu werden. Eine Endfläche 291 des Zapfens 29 liegt dem Substrat 31 gegenüber, wobei eine Lücke zum Substrat 31 reserviert ist, wie in 8 dargestellt ist.
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In der vierten Ausführungsform ist keine Verarbeitung zum Bohren eines Zapfeneinführungslochs auf dem Substrat 31 erforderlich. Ferner, wenn der Zapfen pressgepasst wird, empfängt der Eingriffsteil 70 eine Kraft eines nach unten Drückens, die den Eingriffsteil 70 hin zum Substrat 31 drückt, was den Eingriffsteil 70 sicher auf dem Substrat 31 hält, ohne dass ein Herunterfallen oder eine Separation des Eingriffsteils 70 vom Substrat 31 verursacht wird. Ferner werden die Wirkungen außer die von Punkt (2) in der ersten Ausführungsform ebenso erreicht.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit ihrer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurde, ist es zu beachten, dass unterschiedlichen Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sind.
- (a) Die Struktur der Eingriffsteile 40, 60 und 70 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist lediglich ein Beispiel und der Eingriffsteil der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt, solange der Eingriffsteil eine Klaue zum Halten oder Binden des Zapfens 26 auf eine elastisch deformierbare Art und Weise aufweist. Beispielsweise können die mehreren Klauen 43, 63 und 73 als separate Teile bereitgestellt werden. Ferner kann die Anzahl von Klauen 43, 63 und 73 drei oder mehr sein.
- (b) In der Antriebsvorrichtung der anderen Ausführungsformen kann eine Kombination der Zapfen 26, 27, 29 und 260 und der Eingriffsteile 40, 60 und 70 mindestens eine sein.
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Ferner kann in anderen Ausführungsformen die Konfiguration der Zapfen 26, 27, 29 und 260 jeder Ausführungsform gemischt sein und die Konfiguration der Eingriffsteile 40, 60 und 70 jeder Ausführungsform kann gemischt sein. Beispielsweise können die Zapfen 27 und 29 der dritten und der vierten Ausführungsform auf gleiche Weise wie der Zapfen 260 der zweiten Ausführungsform konfiguriert sein. Ferner kann der Eingriffsteil 60 der dritten Ausführungsform an der ersten Hauptfläche 311 des Substrats 31 wie der Eingriffsteil 70 der vierten Ausführungsform befestigt sein.
- (c) In weiteren Ausführungsformen müssen die Eingriffsteile 40, 60 und 70 nicht mit der Masseleitung Lg verbunden sein, und das Rahmenelement 20 muss nicht zur Masseleitung Lg mittels der Eingriffsteile 40, 60 und 70 leitend sein.
- (d) Das Rahmenelement 20 in der vorstehenden Ausführungsform weist den Substratträger 25 in einer hervorstehenden Form auf. Jedoch muss in anderen Ausführungsformen das Rahmenelement 20 den Substratträger 25 nicht in einer hervorstehenden Form aufweisen und der Rahmenkörper 24 kann als ein „Substratträger” durch Tragen des Substrats 31 auf kontaktierende Weise dienen.
- (e) Das Rahmenelement der vorliegenden Offenbarung kann als ein Teil des Gehäuses des Motors 10 bereitgestellt werden, wie in der vorstehend erläuterten Ausführungsform beschrieben oder kann als ein vom Gehäuse des Motors 10 unterschiedlicher Teil bereitgestellt werden.
- (f) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Motor 10 ein Dreiphasen-Wechselstrommotor. In anderen Ausführungsformen kann der Motor 10 ein Gleichstrommotor mit einer Bürste sein oder kann ein Mehrphasenmotor mit vier oder mehr Phasen sein. Ferner muss die Anzahl von Systemen der Wicklungsdrahtgruppen 13 nicht notwendigerweise zwei sein (das heißt, kann drei oder mehr sein oder kann eins sein).
- (g) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Antriebsvorrichtung 1 auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung angewandt. In anderen Ausführungsformen kann die Antriebsvorrichtung 1 auf Vorrichtungen außer einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung angewandt werden.
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Derartige Änderungen, Modifikationen und zusammengefasste Schemata sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung befindlich zu verstehen, wie er durch die Ansprüche definiert ist.
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Die Erfindung lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: Eine Antriebsvorrichtung beinhaltet einen Motor, der einen Stator, auf dem eine Wicklungsdrahtgruppe gewickelt ist, einen Rotor, der relativ zum Stator angeordnet ist, und eine Welle aufweist, die einstückig mit dem Rotor rotiert, eine Steuereinrichtung, die sich auf einem axialen Ende des Motors befindet und ein Substrat aufweist, auf dem elektronische Komponenten zum Steuern einer Energieversorgung der Wicklungsdrahtgruppe implementiert sind, ein Rahmenelement, das dem Substrat zugewandt ist und einen Substratträger aufweist, der das Substrat auf kontaktierende Weise trägt, einen Zapfen, der von dem Rahmenelement hin zum Substrat hervorsteht, und einen Eingriffsteil, der sich fest auf dem Substrat befindet und mehrere elastisch deformierbare Klauen aufweist, die den Zapfen auf bindende Weise eingreifend halten. Diese Anordnung reduziert das Volumen der Antriebsvorrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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