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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Antriebsvorrichtung mit einem Motor und einer Steuereinrichtung.
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Herkömmlicherweise wird die Antriebsvorrichtung aus einer Kombination eines Motors und einer Steuereinrichtung, die den Motor steuert (d. h., eine Steuerung einer Energieversorgung des Motors) gefertigt. In einer derartigen Antriebsvorrichtung ist der Verbinderanschluss eines Verbinders, der eine Verdrahtung zum Motor für die Versorgung mit der elektrischen Energie sowie zum Versorgen des Substrats mit Signalen in der Steuereinrichtung verbindet, auf das Substrat gelötet.
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Die Antriebsvorrichtung, die in einem Patentdokument, der
japanischen Patentoffenlegung mit der Nr. 2012-245915 (Patentdokument 1) oder dergleichen beschrieben ist, hat ein Abdeckelement zum Schützen des Substrats. Das Abdeckelement deckt (d. h., schirmt) den Verbindungsabschnitt des Verbinderanschlusses und des Substrats von der Außenseite des Motors ab, was bedeutet, dass der Verbindungsabschnitt von außerhalb aufgrund des Abdeckelements unsichtbar ist. Demzufolge werden die Schritte zum Herstellen der Antriebsvorrichtung, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, möglicherweise vermehrt, da das Abdeckelement auf der Antriebsvorrichtung nur nach dem Löten des Verbinderanschlusses auf das Substrat angeordnet werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die mit weniger Arbeitsschritten verglichen zur herkömmlichen Antriebsvorrichtung hergestellt wird. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Antriebsvorrichtung einen Motor, der einen Stator aufweist, auf dem eine Wicklung gewickelt ist, einen Rotor, der bezüglich des Stators rotierbar ist, und eine Welle, die zusammen mit dem Rotor rotierbar ist. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso ein Substrat, das sich auf einem axialen Endteil des Motors senkrecht zu einer axialen Richtung des Motors befindet und elektronische Komponenten aufweist, und mindestens einen leitenden Verbindungsabschnitt, der sich auf dem Substrat befindet, um eine Energieversorgung zur Wicklung zu steuern. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner ein Rahmenelement, das einen Rahmenkörper, der sich an einer Position zwischen dem Motor und dem Substrat mit einer Lücke zwischen dem Rahmenkörper und dem Substrat befindet, und einen Substratsockel aufweist, der von dem Rahmenkörper hin zum Substrat hervorsteht und auf dem das Substrat fest angeordnet ist. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ebenso ein Abdeckelement, das angeordnet ist, um eine gegenüberliegende Oberfläche des Substrats bezüglich einer dem Rahmenelement zugewandten Oberfläche des Substrats abzudecken, wobei das Abdeckelement einen äußeren Umfang aufweist, der sich entlang der axialen Richtung erstreckt und mit dem Rahmenkörper verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung beinhaltet ferner einen Verbinder, der auf dem Abdeckelement für eine Verbindung mit einer externen Vorrichtung angeordnet ist und mindestens einen Verbinderanschluss aufweist, der sich entlang der axialen Richtung erstreckt und eine Presspass-Verbindung mit dem mindestens einen leitenden Verbindungsabschnitt aufweist.
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In der vorstehend erwähnten Konfiguration ist das Abdeckelement angeordnet, um das Substrat zusammen mit dem Rahmenelement ”zu binden” und sowohl der äußere Umfang des Abdeckelements als auch der Verbinderanschluss des Verbinders erstrecken sich entlang der axialen Richtung hin zum Substrat.
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Demnach, wenn die Antriebsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung hergestellt wird, wird das Abdeckelement, das den Verbinder aufweist, durch Bewegen des Abdeckelements näher an das Substrat entlang der axialen Richtung, was automatisch den äußeren Umfang des Deckelelements mit dem Rahmenelement kombiniert, und Presspassen des Verbinderanschlusses an den Verbindungsabschnitt bzw. in den Verbindungsabschnitt gefertigt.
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Das Substrat ist wie vorstehend beschrieben fest auf dem Substratsockel, der vom Rahmenkörper hervorsteht, angeordnet, wobei der Rahmenkörper und das Substrat durch einen leeren Raum zwischen ihnen separiert sind. Demnach interferiert der Verbinderanschluss, sogar wenn der Verbinderanschluss das Substrat während des Presspassens mit dem Verbindungsabschnitt durchdringt, nicht mit dem Rahmenkörper.
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Demnach wird gemäß der vorliegenden Offenbarung sogar, wenn das Abdeckelement den Verbindungsabschnitt zwischen dem Substrat und dem Verbinderanschluss von der Außenseite abschirmt (d. h., sogar wenn der Verbindungsabschnitt ausgehend von der Außenseite unsichtbar ist), die Antriebsvorrichtung einfach zusammengebaut, wodurch die Anzahl von Arbeitsschritten in der Montageprozedur der Antriebsvorrichtung reduziert wird.
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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 eine Querschnittsansicht einer Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 eine perspektivische Explosionsansicht der Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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3 eine weitere perspektivische Explosionsansicht der Antriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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4 eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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5 eine Querschnittsansicht eines Abdeckelements entlang eines Pfeils V von 4;
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6 eine Querschnittsansicht eines Energieversorgungsverbinderanschlusses und seiner Umgebung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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7 eine vergrößerte Ansicht eines Signalverbinderanschlusses und dessen Umgebung in einem Bereich VII von 5;
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8 eine perspektivische Ansicht einer Steuereinrichtung und eines Abdeckelements der Antriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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9 eine Draufsicht von 8 von oben herab betrachtet;
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10 eine Querschnittsansicht des Signalverbinderanschlusses und eines Signalverbindungsabschnitts in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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11 eine perspektivische Ansicht, die den Signalverbindungsabschnitt erweitert, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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12 eine Querschnittsansicht einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
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13 ein schematisches Diagramm eines Längssystems, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung enthält.
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Nachfolgend wird die Antriebsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen und die Beschreibung der gleichen Teile wird nicht wiederholt.
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(Erste Ausführungsform)
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Die Antriebsvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Fahrzeugs angewandt. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung überträgt ein Lenkunterstützungsmoment, das von der Antriebsvorrichtung ausgegeben wird, an eine Säule bzw. Lenksäule oder eine Stange (Zahnstange, Spurstange) mittels eines Untersetzungsgetriebes und unterstützt eine Lenkoperation des Fahrers des Fahrzeugs.
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13 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Lenksystems 100, das mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8 versehen ist. Das Lenksystem 100 weist ein Lenkrad 101, eine Lenksäule 102, ein Ritzel bzw. Zahnradgetriebe 104, eine Spurstange bzw. Zahnstange 105, einen Reifen 106, die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 und dergleichen als Lenkkomponenten auf.
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Das Lenkrad 101 ist mit der Lenksäule 102 verbunden. Ein Drehmomentsensor 103 befindet an bzw. auf der Lenksäule 102 zum Erfassen eines Lenkmoments durch die Fahreroperation des Lenkrads 101. Das Zahnradgetriebe 104 ist an der Spitze der Lenksäule 102 ausgebildet und das Zahnradgetriebe 104 greift in die Spurstange 105 ein. Ein Paar Reifen 106 befindet sich an beiden Enden der Spurstange 105 mittels einer Nabe (tie rod) 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 aus Reifen 106 wird um den Winkel gemäß dem Versatzbetrag 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 (beispielsweise als eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) in 13 gekennzeichnet), die zum Steuern des Motors 10 erforderlich ist. Der Motor 10 und die Steuereinrichtung 30 sind kombiniert, um einen Körper aufzuweisen.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 gibt ein Unterstützungsmoment vom Motor zum Unterstützen eines Lenkens des Lenkrads 101 basierend auf den Lenkmoment, das von einem Drehmomentsensor 103 erlangt wird, und Signalen von einem Controller Area Network (CAN, nicht illustriert) hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen aus. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 8 überträgt dann das Moment an die Lenksäule 102 mittels des Untersetzungsgetriebes 9.
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(Antriebsvorrichtung)
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Die Konfiguration der Antriebsvorrichtung 1 wird mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. In 5 ist ein Teil der Konfiguration der Einfachheit halber weggelassen.
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Die Antriebsvorrichtung 1 ist mit dem Motor 10, einem Rahmenelement 20, der Steuereinrichtung 30, einem Abdeckelement 60 und dergleichen versehen und 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 Drei-Phasen-Wechselstrommotor und ist mit einem Motorgehäuse 11, einem Stator 12, zwei Systemen von Wicklungsdrahtgruppen 13, einem Rotor 15, einer Welle 16 und dergleichen versehen.
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Das Motorgehäuse 11 ist beispielsweise zylinderförmig bzw. in einer Zylinderform, die einen Boden aufweist, mit Metall (beispielsweise Aluminium) ausgebildet und beinhaltet einen Zylinderteil 111 und einen Boden 112, der auf einer gegenüberliegenden Seite bzw. 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 166 ist in dem Wellenloch 113 vorgesehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert das Rahmenelement 20 aus einem Gehäuse des Motors 10 zusammen mit dem Motorgehäuse 11. Das Rahmenelement 20 ist beispielsweise mit 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 167 ist in dem Wellenloch 21 vorgesehen. Ferner ist ein Motorleitungseinführungsloch 202 in das Rahmenelement 20 gebohrt.
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Das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 haben jeweils mehrere Befestigungsteile 115 und 29, die nach außen entlang des Radius des Motors 10 in einer Eins-zu-eins-Beziehung hervorstehen. Ein Schraubenloch 116 ist in dem Befestigungsteil 115 gebohrt und ein Durchgangsloch 291 ist in einem Befestigungsteil 29 gebohrt.
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Wenn eine Schraube 19 in das Durchgangsloch 291 eingeführt wird, und in das Schraubenloch 116 geschraubt wird, sind das Motorgehäuse 11 und das Rahmenelement 20 fest miteinander kombiniert.
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Der Stator 12 ist fest in einer Innenseite des Motorgehäuses 11 angeordnet und zwei Systeme der Wicklungsdrahtgruppen 13 sind um ihn gewickelt. Jede der Wicklungsdrahtgruppen 13 bildet eine Spule der Drei-Phasen-Schaltung aus und eine Motorleistung 14 erstreckt sich von der Spule jeder Phase. Die Motorleitung 14 wird durch das Motorleitungseinführungsloch 202 des Rahmenelements 20 hin zum Controller 30 herausgeführt.
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Der Rotor 15 befindet sich in einer Innenseite bzw. befindet sich bezüglich des Stators 12 radial 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 das Lager 166 auf dem Boden 112 des Motorgehäuses 11 und das Lager 167 auf bzw. an dem 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 (nicht illustriert) der Welle 16, das mit einem Untersetzungsgetriebe der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 8 verbunden ist, ist auf dem einen Ende 161 der Welle 16 vorgesehen.
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Ein Magnet 18 wird in einem Halterungselement 17 gehalten, das sich auf einem anderen Ende 162 der Welle 16 befindet. Wenn das andere Ende 162 der Welle 16 in das Wellenloch 21 des Rahmenelements 20 eingeführt ist, ist der Magnet 18 der Steuereinrichtung 30 zugewandt.
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Das Rahmenelement 20 der vorliegenden Ausführungsform hat in einem Körper nicht nur einen Rahmenkörper 22, der angeordnet ist, um die Öffnung des Motorgehäuses 11 abzudecken, sondern ebenso einen Substratsockel 23 sowie Substratträger 24, 25.
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Der Substratsockel 23 steht hin zum Substrat 31 von einer dem Substrat zugewandten Oberfläche 221 des Rahmenkörpers 22, die dem Substrat 31 der Steuereinrichtung 30 zugewandt ist, hervor, die später erläutert wird. Eine Vorsprungsendfläche bzw. hervorstehende Endfläche des Substratsockels 23 trägt das Substrat 31 und das Substrat 31 wird bei einer Höhe des Vorsprungs des Substratsockels 23 oberhalb des Rahmenkörpers 22 getragen (d. h., ein Raum wird zwischen dem Substrat 31 und dem Rahmenkörper 22 reserviert). Das Substrat 31 ist auf dem Substratsockel 23 beispielsweise durch ein Schraubgewinde fixiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Lochteil 316 entsprechend dem Substratsockel 23 ausgebildet und eine Schraube 35, die in den Lochteil 316 eingeführt ist, wird auf den Substratsockel 23 geschraubt.
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(Detaillierte Beschreibung der Substratträger 24 und 25)
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Die Steuereinrichtung 30 ist mit dem Substrat 31 versehen, auf dem unterschiedliche Arten elektronischer Komponenten 41 bis 48 angebracht sind.
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Das Substrat 31 ist beispielsweise eine Leiterplatte und ist im Wesentlichen relativ zur axialen Richtung des Motors 10 senkrecht 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 zugeordnet ist, und die andere der zwei Hauptoberflächen des Substrats 31, die von dem Rahmenelement 20 weg zeigt, ist als eine zweite Hauptoberfläche 312 gekennzeichnet.
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Die erste Hauptoberfläche 311 des Substrats 31 hat angebracht auf der ersten Oberfläche 311 mehrere Schaltelemente 41 (beispielsweise Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET)) die als zwei Inverter dienen, die entsprechend zugeordnet zwei Systemen der Wicklungsdrahtgruppen 13 entsprechen, ein Leistungsrelais 42 zum Unterbrechen und Verbinden einer Energieversorgung von einer Energiequelle zum Inverter, ein Verpolungsschutzrelais 43 und einen Sensor 44 zum Erfassen einer Position des Rotors 15 und eine integrierte Schaltung 45 zum Ausgeben eines Antriebssignals basierend auf einem Anweisungswert an das Schaltelement 41 zusammen mit anderen Teilen. Unter diesen Komponenten sind große Komponenten wie das Leistungsrelais 42 und die integrierte Schaltung 45, die ein größeres Volumen als andere Komponenten aufweisen, in Kammern 281 und 282 aufgenommen, die auf der dem Substrat zugewandten Oberfläche 221 des Rahmenelements 20 ausgebildet sind.
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Der Sensor 44 ist dem Magnet 18 zugewandt, der auf dem anderen Ende 162 der Welle 16 gehalten wird. Das Schaltelement 41, das Leistungsrelais 42, das Verpolungsschutzrelais 43 und die integrierte Schaltung kontaktieren jeweils das Rahmenelement 20 wärmeableitend mittels eines Wärmeableitgels (nicht illustriert). Das heißt, das Rahmenelement 20 der vorliegenden Ausführungsform funktioniert als eine Wärmesenke.
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Die zweite Hauptoberfläche 312 des Substrats 31 hat angebracht auf der zweiten Hauptoberfläche 312 einen Mikrocomputer 46, der einen Anweisungswert bezüglich der elektrischen Energie, die jeder der Wicklungsdrahtgruppen 13 bereitgestellt wird, basierend auf der Position des Rotors 15 oder dergleichen berechnet, einen Kondensator 47, der die elektrische Energieversorgung an den Inverter durch Speichern der elektrischen Ladung unterstützt, eine Drosselspule 48, die als eine Filterschaltung zusammen mit dem Kondensator 47 zum Reduzieren des Rauschens dient, und dergleichen
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In der vorliegenden Ausführungsform sind unterschiedliche Arten elektronischer Komponenten 41 bis 48 auf einem Substrat 31 angebracht. In derartiger Weise ist die Größe der Steuereinrichtung 30, während die Anzahl der Komponenten reduziert wird, verglichen mit dem Fall, in dem mehrere Substrate verwendet werden, reduziert.
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Ein Motorleitungseinführungsloch 314 ist auf dem Substrat 31 an einer Position entsprechend der Motorleitung 14 gebohrt, die sich hin zum Controller 30 erstreckt. Ferner hat die zweite Hauptoberfläche 312 des Substrats 31 einen Verbindungsanschluss 33, der dem Motorleitungseinführungsloch 314 entspricht. Die Motorleitung 14 ist in das Loch 314 eingeführt und an den Anschluss 33 pressgepasst, um eine elektrische Verbindung mit dem Substrat 31 herzustellen.
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Ein Abdeckelement 60 ist angeordnet, um das Substrat 31 abzudecken (d. h., eine Oberfläche des Substrats 31 abzudecken, die von dem Rahmenelement 20 weg zeigt) und hat einen äußeren Umfang 612, der sich entlang der axialen Richtung hin zum Rahmenelement 20 erstreckt. Der äußere Umfang 612 ist in einen Graben bzw. eine Kerbe 27 eingeführt, die auf der dem Substrat zugewandten Oberfläche 221 des Rahmenelements 20 ausgebildet ist, und ist durch Klebstoff usw. befestigt. Das Abdeckelement 20 schützt die Steuereinrichtung 30 vor einem externen Schock oder verhindert Eindringen von Staub und/oder Wasser in die Steuereinrichtung 30.
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Ein Energieversorgungverbinder 62 steht von dem Abdeckelement 60 in einer Richtung weg vom Motor 10 hervor und ist mit einem nicht illustrierten Kabelbaum verbindbar, der mit der Batterie verbunden ist.
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Der Energieversorgungsverbinder 62 hat einen Energieversorgungsverbinderanschluss 64. Der Energieversorgungsverbinder 62 der vorliegenden Ausführungsform hat jeweils zwei Verbinderanschlüsse 64 für den positiven und negativen Anschluss, was vier Anschlüsse 64 insgesamt bedeutet. Der Energieversorgungsverbinderanschluss 64 ist an einem Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 pressgepasst, wie später erläutert wird.
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Zwei Signalverbinder 63 stehen weg von dem Motor 10 auf dem Abdeckelement 60 hervor, von denen ein Verbinder 63 mit einem Kabelbaum, der zum Drehmomentsensor führt, und der andere Verbinder 63 mit einem Kabelbaum verbindbar ist, der zum CAN führt.
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Der Signalverbinder 63 hat einen Signalverbinderanschluss 65. Der Signalverbinder 63 der vorliegenden Ausführungsform hat sechs Signalverbinderanschlüsse 65. Der Signalverbinderanschluss 65 ist an einen Signalverbindungsabschnitt 37, der später erwähnt wird, pressgepasst.
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Der Energieversorgungsverbinder 62 und zwei Signalverbinder 63 der vorliegenden Ausführungsform sind ausgebildet, um einen Körper mit dem Abdeckelement 60 aufzuweisen, der aus Harz oder dergleichen gefertigt ist. In anderen Worten weist das Abdeckelement 60 den Energieversorgungsverbinderanschluss 64 und den Signalverbinderanschluss 65 ausgebildet auf dem Abdeckelement 60 auf.
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(Presspassanschluss)
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Die Konfiguration des Energieversorgungsverbinderanschlusses 64 und des Signalverbinderanschlusses 65 ist gemäß 6 und 7 beschrieben. 6 ist eine Querschnittsansicht des Energieversorgungsverbinderanschlusses 64 und 7 ist eine Querschnittsansicht des Signalverbinderanschlusses 65.
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Wie in 6 dargestellt ist, erstreckt sich der Energieversorgungsverbinderanschluss 64 entlang der axialen Richtung hin zum Substrat 31. Ein Endteil 641 des Anschlusses 64 ist für die Verbindung mit dem Substrat 31 elastisch deformierbar, indem er ein Durchgangsloch 645 gebohrt auf den Endteil 641 aufweist. Das heißt, der Energieversorgungsverbinderanschluss 64 ist ein Presspassanschluss.
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Wie in 6 dargestellt ist, ist entsprechend dem Energieversorgungsverbinder 62 der Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 (ebenso als ein ”Verbindungsabschnitt” bekannt), mit dem eine Presspass-Verbindung des Energieversorgungsverbinderanschlusses 24 hergestellt wird, auf dem Substrat 31 vorgesehen.
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Der Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 hat eine leitende Schicht 363, die eine Innenfläche eines Durchgangslochs 361 abdeckt, das zum Aufnehmen des Energieversorgungsverbinderanschlusses 64 gebohrt ist. Der Energieversorgungsverbinderanschluss 64 kontaktiert elastisch die leitende Schicht 363, wenn er in das Durchgangsloch 361 eingeführt wird, wodurch eine elektrische Verbindung mit dem Substrat 31 hergestellt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 jeweils für den positiven und negativen Anschluss vorgesehen, wodurch er zwei Löcher 361 in einem Verbindungsabschnitt 36 aufweist.
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Andererseits, wie in 7 dargestellt ist, erstreckt sich der Signalverbinderanschluss 65 entlang der axialen Richtung hin zum Substrat 31. Ein Endteil 651 des Anschlusses 65 ist elastisch deformierbar, indem er ein Durchgangsloch 655 in sich gebohrt für die Verbindung mit dem Substrat 31 aufweist. Das heißt, der Signalverbinderanschluss 65 ist ebenso ein Presspassanschluss.
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Wie in 7 dargestellt ist, ist entsprechend dem Signalverbinder 63, der Signalverbindungsabschnitt 37 (ebenso als ein ”Verbindungsabschnitt” bekannt), mit dem eine Presspass-Verbindung des Signalverbinderanschlusses 65 hergestellt ist, auf dem Substrat 31 vorgesehen.
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Der Signalverbindungsabschnitt 37 hat eine leitende Schicht 373, die eine Innenfläche eines Durchgangslochs 371 abdeckt, das zum Aufnehmen des Signalverbinderanschlusses 65 gebohrt ist. Der Signalverbinderanschluss 65 kontaktiert die leitende Schicht 373 elastisch, wenn er in das Durchgangsloch 371 eingeführt wird, wodurch eine elektrische Verbindung mit dem Substrat 31 hergestellt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform hat der Signalverbindungsabschnitt 37 sechs Durchgangslöcher 371.
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(Substratträger)
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Als nächstes werden die Substratträger 24 und 25 des Rahmenelements 20 mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben. In 8 und 9 sind die Steuereinrichtung 30 und das Abdeckelement 60 von der Illustration weggelassen.
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Ferner sind in 9 die Position des Substrats 31, des Energieversorgungsverbindungsabschnitts 36 auf dem Substrat 31 und des Signalverbindungsabschnitt 37 auf dem Substrat 31 durch eine strichpunktierte (Punkt und lange Linie) Linie dargestellt.
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Die Substratträger 24 und 25 stehen von der dem Substrat zugewandten Oberfläche 221 des Rahmenkörpers 22 hin zum Substrat 31 hervor. Die Vorsprungshöhe der Substratträger 24 und 25 ist dieselbe wie die des Substratsockels 23. Das heißt Vorsprungsendflächen 241 und 251 der Substratträger 24 und 25 sind auf derselben Ebene wie eine Vorsprungsendfläche 231 des Substratsockels 23.
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Der Substratträger 24 von den Substratträgern 24 und 25 ist positioniert, um dem Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 des Substrats 31 zu entsprechen und der Substratträger 25 ist positioniert, um dem Signalverbindungsabschnitt 37 des Substrats 31 zu entsprechen.
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Der Substratträger 24 trägt eine Nähe bzw. Umgebung des Energieversorgungsverbindungsabschnitts 36 des Substrats 31. Die ”Nähe” des Energieversorgungsverbindungsabschnitts 36 bedeutet einen Bereich, innerhalb den eine Einführreaktionskraft des Energieversorgungsverbinderanschlusses 34 einen Einfluss auf dem Substrat 31 hat, und eine Lücke ausgehend vom Verbindungsabschnitt 36 ist für eine elektrische Isolierung reserviert.
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Der Substratträger 24 hat einen Bodenteil 245 angeordnet auf einer Seite des Energieversorgungsverbindungsabschnitts 36 und mehrere Seitenteile 262 angeordnet auf unterschiedlichen Seiten (d. h., Seiten, die den Verbindungsabschnitt 36 zwischen den mehreren Seitenteilen 246 in einer Ansicht entlang der axialen Richtung binden (vgl. 9)).
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In anderen Worten hat der Substratträger 24 eine Kerbenform mit flachem Boden (flat-bottom groove shape), in der der Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 positioniert ist, wenn von der axialen Richtung aus betrachtet.
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In einer Innenseite des Substratträgers 24 auf dem Rahmenelement 20 (d. h., an einer Position direkt unter dem Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36) ist eine Konkavität 242 ausgebildet. Das Ende des Energieversorgungsverbinderanschlusses 64, das an dem Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 pressgepasst ist, ist in der Konkavität 242 aufgenommen.
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Andererseits trägt der Substratträger 25 die Nähe des Signalverbindungsabschnitts 37 auf dem Substrat 31.
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Die ”Nähe” des Signalverbindungsabschnitts 37 bedeutet einen Bereich bzw. eine Fläche innerhalb der eine Einführreaktionskraft der Signalverbindung des Signalverbinderanschlusses 65 Einfluss auf dem Substrat 31 hat und eine Lücke ausgehend vom Verbindungsabschnitt 37 ist für eine elektrische Isolierung reserviert.
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Wenn der Substratträger 25 in der axialen Richtung betrachtet wird, hat der Substratträger 25 eine Kreisform, die um einen gesamten Umfang des Signalverbindungsabschnitts 37 kreist.
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Obwohl der Substratträger 25 der vorliegenden Ausführungsform in einem Körper mit einem Teil des Substratsockels 23 ausgebildet ist, kann der Substratträger 25 separat zum Substratsockel 23 ausgebildet sein.
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In einer Innenseite des Substratträgers 25 auf dem Rahmenelement 20 (d. h., an einer Position direkt unter dem Signalverbindungsabschnitt 37) ist eine Konkavität 252 ausgebildet. Das Ende des Signalverbinderanschlusses 65, das in dem Signalverbindungsabschnitt 37 pressgepasst ist, ist in der Konkavität 252 aufgenommen.
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Hierbei hat das Substrat 31 der vorliegenden Ausführungsform einen Kantenteil 313, auf der eine Positionierung einer Kupferfolie oder einer Kupferleitung schwierig anzuordnen ist. In 9 ist der Kantenteil 313 des Substrats 31 durch eine zweipunktierte Strichlinie dargestellt.
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Die Substratträger 24 und 25 kontaktieren den Kantenteil 313 des Substrats 31. Beispielsweise kontaktiert der Substratträger 24 den Kantenteil 313 des Substrats 31 durch den Bodenteil 245. Ferner kontaktiert der Substratträger 25 den Kantenteil 313 des Substrats 31 durch eine längere Seite mit einer im Wesentlichen rechtwinkligen Ringform.
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(Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform)
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Nachfolgend sind der Energieversorgungsverbindungsabschnitt 36 und der Signalverbindungsabschnitt 37 einfach als die Verbindungsabschnitte 36 und 37 bezeichnet, der Energieversorgungsverbinder 62 und der Signalverbinder 63 sind einfach als die Verbinder 62 und 63 bezeichnet und der Energieversorgungsverbinderanschluss 64 und der Signalverbinderanschluss 65 sind einfach als Verbinderanschlüsse 64 und 65 bezeichnet.
- (1) Wie vorstehend erwähnt ist, ist die Antriebsvorrichtung 1 der vorliegenden Offenbarung mit dem Motor 10, dem Substrat 31, dem Rahmenelement 20, dem Abdeckelement 60 und den Verbindern 62 und 63 versehen.
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Der Motor 10 hat den Stator 12, auf dem die Wicklungsdrahtgruppe 13 gewickelt ist, und den Rotor 15, der rotierbar bezüglich des Stators 12 angeordnet ist, und die Welle 16, die zusammen mit dem Rotor 15 rotiert.
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Das Substrat 31 ist senkrecht auf einem axialen Endteil des Motors 10 angeordnet und beinhaltet die elektronischen Komponenten 41 bis 48 und die leitenden Verbindungsabschnitte 36 und 37, die auf dem Substrat 31 für die Steuerung der Energieversorgung für die Wicklungsdrahtgruppe 13 angeordnet sind.
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Das Rahmenelement 20 beinhaltet den Rahmenkörper 22, der eine Lücke bzw. einen Lückenraum hin zum Substrat an einer Position zwischen dem Motor 10 und dem Substrat 31 reserviert, und den Substratsockel 23, der vom Rahmenkörper 22 hin zum Substrat 31 hervorsteht, und auf dem das Substrat 31 befestigt ist.
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Das Abdeckelement 60 ist angeordnet, um eine dem Substrat 31 bezüglich der dem Rahmenelement zugewandten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche abzudecken und weist den äußeren Umfang 612 auf, der sich entlang der axialen Richtung erstreckt und mit dem Rahmenelement 20 verbunden ist.
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Die Verbinder 62 und 63 sind auf dem Abdeckelement 60 ausgebildet und sind mit einer externen Vorrichtung verbindbar. Die Verbinder 62 und 63 beinhalten die Verbinderanschlüsse 64 und 65, die sich entlang der axialen Richtung erstrecken und sind an die Verbindungsabschnitte 36 und 37 des Substrats 31 pressgepasst.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration bindet das Abdeckelement 60 das Substrat 31 mit dem Rahmenelement 20 und der äußere Umfang 612 des Abdeckelements 60 und die Verbinderanschlüsse 64 und 65 der Verbinder 62 und 63 erstrecken sich in der gleichen Richtung entlang der axialen Richtung hin zum Substrat 31.
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Demnach, wenn die Antriebsvorrichtung 1 hergestellt wird, wird durch Bewegen des Abdeckelements 60 näher entlang der axialen Richtung an das Rahmenelement 20, auf dem das Substrat 31 befestigt ist, der äußere Umfang 612 des Abdeckelements 60 mit dem Rahmenelement 20 verbunden, indem eine Presspass-Verbindung der Verbinderanschlüsse 64 und 65 mit den Verbindungsabschnitten 36 und 37 hergestellt wird.
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Hierbei, da das Substrat 31 auf dem Substratsockel 23, der von dem Rahmenkörper 22 hervorsteht, befestigt ist, ist ein Raum zwischen dem Rahmenkörper 22 und dem Substrat 31 reserviert. Demnach, wenn die Presspass-Verbindung der Verbinderanschlüsse 64 und 65 mit den Verbindungsabschnitten 36 und 37 hergestellt ist, gibt es sogar, wenn die Verbinderanschlüsse 64 und 65 das Substrat 31 durchdringen, keine Interferenz mit dem Rahmenkörper 22.
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Demnach sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Verbindungsabschnitt des Substrats 31 und die Verbinderanschlüsse 64 und 65 durch das Abdeckelement 60 von einer Sicht von außerhalb (d. h. von einer Arbeitersicht) abgeschirmt und die Antriebsvorrichtung 1 kann einfach mit einer reduzierten Anzahl von Arbeitsschritten zusammengebaut werden.
- (2) In der Antriebsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn eine Presspass-Verbindung der Verbinderanschlüsse 64 und 65 mit den Verbindungsabschnitten 36 und 37 des Substrats 31 hergestellt ist bzw. wird, die Reaktionskraft um die Verbindungsabschnitte 36 und 37 auf dem Substrat 31 gemäß einer Einführlast der Verbinderanschlüsse 64 und 65 erzeugt.
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Das Rahmenelement 20 der vorliegenden Ausführungsform ist somit mit den Substratträgern 24 und 25 versehen, die von dem Rahmenkörper 22 hin zum Substrat 31 hervorstehen. Die Substratträger 24 und 25 tragen das Substrat 31 innerhalb eines Einflussbereichs der Reaktionskraft vom Einführen der Anschlüsse 64, 65 und an einer Position, die eine Isolationslücke zu den Verbindungsabschnitten 36 und 37 reserviert.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration können die Substratträger 24 und 25 den Stress des Substrats 31, der auf den Verbindungsabschnitten 36 und 37 des Substrats 31 aufgrund der Einführlast der Verbinderanschlüsse 64 und 65 erzeugt wird, steuern oder beschränken. Ferner werden, sogar wenn das Rahmenelement 20 aus einem leitenden Material gefertigt ist, die Verbindungsabschnitte 36 und 37 und die Verbinderanschlüsse 64 und 65 davor bewahrt, in Kurzschluss mit den Substratträgern 24 und 25 zu geraten.
- (3) Die Substratträger 24 und 25 der vorliegenden Ausführungsform tragen den Kantenteil 313 des Substrats 31.
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In der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es schwierig auf den Kantenteil 313 des Substrats 31 eine Kupferleitung oder Kupferfolie in einer Herstellungsverarbeitung des Substrats anzuordnen. Wenn die Substratträger 24 und 25 den Kantenteil 313 des Substrats 31 tragen, wird der Kantenteil 313, wo Verdrahtung schwierig ist, effektiv verwendet. In anderen Worten, sind andere Bereiche des Substrats 31, die andernfalls besetzt sind (d. h. durch die Substratträger 24, 25 getragen werden), jetzt für die Verdrahtung verfügbar, indem die Tragstruktur der vorliegenden Ausführungsform entworfen wird. Das heißt, die anderen Bereiche können verwendet werden, um die elektronischen Komponenten 41 bis 48 auf dem Substrat 31 zu implementieren, indem der durch den Träger besetzte Teil gesichert wird.
- (4) Der Substratträger 24 der vorliegenden Ausführungsform hat den Bodenteil 245 angeordnet auf einer Seite des Verbindungsabschnitts 36 und die mehreren Seitenteile 246 angeordnet auf unterschiedlichen Seiten um den Verbindungsabschnitt 36 dazwischen zu umgeben (d. h., zu binden), wenn von der axialen Richtung betrachtet.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration kann der Substratträger 24 die Reaktionskraft (d. h., den Stress) die auf oder um den Verbindungsabschnitt 36 des Substrats 31 aufgrund der Einführlast des Verbinderanschlusses 64 erzeugt wird, effektiver empfangen. Demnach wird Biegen des Substrats 31 unterbunden.
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Ferner ist der Verbindungsabschnitt 36 nicht voll durch den Substratträger 24 umgeben, und die erste Hauptoberfläche 311 des Substrats 31 kann eine Verdrahtung aufweisen, die sich vom Verbindungsabschnitt 36 hin zum anderen Teil des Substrats 31 erstreckt.
- (5) Von der axialen Richtung aus betrachtet kreist der Substratträger 25 der vorliegenden Ausführungsform einen gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts ein.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration kann der Substratträger 25 effektiver den Stress des Substrats 31 aufnehmen, der auf oder um den Verbindungsabschnitt 37 aufgrund der Einführlast des Verbinderanschlusses erzeugt wird. Demnach wird ein Biegen des Substrats 31 unterbunden.
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Ferner sind die Metallteilreste, die während des Presspassens des Verbinderanschlusses 65 mit dem Verbindungsabschnitt 37 erzeugt werden, in dem Substratträger 25 eingeschlossen, wodurch vermieden wird, dass die Reste sich in andere Teile verteilen und Probleme verursachen.
- (6) In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verbindungsabschnitte 36 und 37 des Substrats 31 als die leitenden Schichten 363 und 373 vorgesehen, die eine Innenseite der Durchgangslöcher 361 und 371 abdecken, die in das Substrat 31 gebohrt sind, und die Verbinderanschlüsse 64 und 65 haben die Endteile 641 und 651, die in die Durchgangslöcher 361 und 371 eingeführt sind und die leitenden Schichten 363 und 373 auf elastisch deformierbare Weise kontaktieren.
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Gemäß der vorstehenden Konfiguration sind die Verbindungsabschnitte 36 und 37 des Substrats 31 und die Verbinderanschlüsse 64 und 65, die in die Verbindungsabschnitte 36 und 37 eingeführt sind, bzw. werden, einfach konfigurierbar.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die Antriebsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist basierend auf 10 beschrieben.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Konfiguration des Verbindungsabschnitts, in den der Verbinderanschluss pressgepasst wird. In 10 sind der Signalverbinderanschluss 67 und der Signalverbindungsabschnitt 50 dargestellt. Die Beschreibung bezüglich des Energieversorgungsverbinderanschlusses und des Energieversorgungsverbindungsabschnitts, die jeweils dieselbe Konfiguration wie der Signalverbinderanschluss und der Signalverbindungsabschnitt haben, ist nachfolgend weggelassen.
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Wie in 10 dargestellt ist, befindet sich der Signalverbindungsabschnitt 50 auf der ersten Hauptoberfläche 311 des Substrats 31 und ist in der Konkavität 252 des Rahmenkörpers 22 aufgenommen.
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Ein Endteil 671 des Signalverbinderanschlusses 67 hat eine lineare Form und ist in das Durchgangsloch 371 auf dem Substrat 31 eingeführt und ist mit bzw. an den Signalverbindungsabschnitt 50 pressgepasst.
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Nachfolgend ist die Konfiguration des Signalverbindungsabschnitts 50 gemäß 11 beschrieben. 11 ist eine erweiterte perspektivische Ansicht von einem der Signalverbindungsabschnitte 50.
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Der Signalverbindungsabschnitt 50 ist aus einem leitenden Metall usw. gefertigt und hat ein Paar aus Befestigungsteilen 51, einen konvexen Teil 52 und ein Paar Klauen 53.
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Das Paar aus den Befestigungsteilen 51 ist auf das Substrat 31 zur Befestigung auf dem Substrat 31 gelötet und ist mit einer Verdrahtung bzw. Leitung verbunden, die auf dem Substrat 31 freigelegt ist.
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Der konvexe Teil 52 ist in einer rechtwinkligen U-Form ausgebildet und hat einen Raum, der durch das Paar aus Befestigungsteilen 52 und das Substrat 31 definiert ist. Der konvexe Teil 52 hat ein Einführloch 54, in das der Signalverbinderanschluss 67 eingeführt wird bzw. ist.
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Das Paar aus Klauen 53 liegt einander über das Einführloch 54 hinweg, das sich zwischen ihnen befindet, gegenüber und erstreckt sich weg vom Substrat 31 auf den konvexen Teil 52. Das Paar aus Klauen 53 bindet den Signalverbinderanschluss 67 von beiden Seiten durch elastisches Kontaktieren des Signalverbinderanschlusses 67.
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Zwei Seitenteile 55, die einander über das Einführloch 54 hinweg auf den konvexen Teil 52 zugewandt sind, tragen den Signalverbinderanschluss 67 dazwischen von beiden Seiten in einer anderen Richtung, die sich von einer Binderichtung des Paars aus Klauen 53 unterscheidet.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform, die die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, ist bzw. wird das Abdeckelement 60 mit dem Rahmenelement 20 durch Annähern des Abdeckelements 60 entlang der axialen Richtung an das Rahmenelement 20, auf dem das Substrat 31 zur Zeit der Herstellung der Antriebsvorrichtung 1 befestigt ist bzw. wird, verbunden und der Verbinderanschluss 67 ist bzw. wird in das Paar aus Klauen 53 pressgepasst. Dabei stellt der Verbinderanschluss 67 eine Verbindung mit dem Substrat 31 mittels des Signalverbindungsabschnitts 50 her.
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Demnach wird in der zweiten Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform sogar, wenn der Verbindungsabschnitt des Substrats 31 und der Verbinderanschluss 67 von außen unsichtbar durch das Abdeckelement 60 abgeschirmt werden bzw. sind, die Antriebsvorrichtung 1 einfach zusammengebaut und hergestellt, wodurch eine Reduzierung der Anzahl von Arbeitsschritten für die Herstellung der Antriebsvorrichtung 1 ermöglicht wird.
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Ferner kann als eine Modifikation der zweiten Ausführungsform der Signalverbindungsabschnitt eine Form von 57 aufweisen, das in 12 dargestellt ist. Der Signalverbindungsabschnitt 57 ist ein Anschluss, der sich auf dem Substrat 31 befindet (d. h., auf der zweiten Hauptoberfläche 312 des Substrats 31), und hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der Signalverbindungsabschnitt 50, mit der Ausnahme, dass ein Paar von Klauen 58 sich jeweils hin zum Substrat 31 erstreckt.
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Bei einer derartigen Modifikation muss das Substrat 31 das Durchgangsloch 371 nicht aufweisen. Ferner muss die Konkavität 252 nicht innerhalb des Substratträgers 25 auf dem Rahmenelement 20 ausgebildet sein.
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(Weitere Ausführungsformen)
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(a) Substratträger
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In weiteren Ausführungsformen außer den vorstehenden Ausführungsformen muss das Rahmenelement 20 die Substratträger 24 und 25 nicht aufweisen.
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Die Form der Substratträger 24 und 25 ist nicht darauf beschränkt, was in den vorstehenden Ausführungsformen dargestellt ist. Beispielsweise kann die Form des Trägers 24 und die Form des Trägers 25, die in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind, umgekehrt bzw. vertauscht werden. Ferner können beide der Substratträger 24 und 25 in zwei Teile unterteilt werden, um auf beiden Seiten der Verbindungsabschnitte 36 bis 38 platziert zu werden oder können nur auf einer Seite der Verbindungsabschnitte 36 bis 38 platziert werden.
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(b) Substratbefestigungsteil
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In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beinhaltet der Substratsockel 23 mehrere konvexförmige Teile. Jedoch kann der Substratsockel 23 jegliche Form annehmen, solange diese einen Raum zwischen dem Rahmenkörper 22 und dem Substrat 31 reserviert, wenn das Substrat 31 fest darauf angeordnet ist.
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(c) Abdeckelement und Verbinder
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In weiteren Ausführungsformen außer den vorstehenden Ausführungsformen können das Abdeckelement 60 und die Verbinder 62 und 63 als separate Elemente vorgesehen sein und die Verbinder 62, 63 können fest auf dem Abdeckelement 60 angeordnet werden.
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In anderen Ausführungsformen außer den vorstehenden ist die Anzahl der Signalverbinder 63 nicht notwendigerweise auf zwei beschränkt. Das heißt, die Anzahl der Verbinder 63 kann eins, drei oder mehr sein. Ferner kann die Anzahl der Verbinderanschlüsse 64 und 65 mindestens eins sein. Ferner, wenn der Energieversorgungspfad oder der Signalpfad das Abdeckelement 60 nicht passiert, kann entweder der Energieversorgungsverbinder 62 oder der Signalverbinder 63 auf dem Abdeckelement 60 vorgesehen sein.
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Der Energieversorgungsverbinder 62 und der Signalverbinder 63 können von dem Abdeckelement 60 entlang der axialen Richtung oder entlang der radialen Richtung hervorstehen.
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(d) Motor
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Der Motor der vorliegenden Offenbarung muss nicht zwingend der Drei-Phasen-Wechselstrommotor, wie in der vorstehenden Ausführungsform dargestellt ist, sein, sondern kann ebenso ein Gleichspannungsmotor sein. Ferner kann die Anzahl der Phasen vier oder mehr sein. Ferner kann die Anzahl der Wicklungssysteme zwei, drei oder mehr sein.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben wurde, ist es zu beachten, dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sind und derartige Änderungen, Modifikationen und zusammengefasste Schemata als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, befindlich zu verstehen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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