电动动力转向装置的制作方法

本发明涉及一种将马达及其控制装置一体地组合而收容于转向齿轮箱的框体内的电动动力转向装置。

背景技术：

在专利文献1中，其目的在于提供一种电动动力转向装置，其能够使焊料、铁粉、齿轮磨损粉末、润滑脂等不侵入控制单元内部，且能够将控制单元以可更换的方式装卸自如地安装于减速齿轮箱(说明书段落[0006]、说明书摘要)。

为了达到该目的，在专利文献1(说明书摘要、图3)中，在减速齿轮箱22及电动马达14上，以使连接方向朝向同一方向的状态形成有与控制单元15连接的多个壳体·电动马达侧连接器5c～5f、43a～43c、51a～51d。控制单元15形成有多个控制单元侧连接器，并将上述多个控制单元侧连接器从前述的连接方向与多个壳体·电动马达侧连接器直接连接。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-031160号公报

发明要解决的课题

如上所述，在专利文献1中，为了将多个控制单元侧连接器与多个壳体·电动马达侧连接器直接连接，不经由线缆地将电动马达14和控制单元15(控制电路)连接(图3)。换言之，在专利文献1中，将电动马达14和控制单元15一体地构成。在专利文献1中，对电动马达14与控制单元15的连接方法进行了研究，但对其他的点(例如马达的散热)没有进行研究。

技术实现要素：

本发明考虑上述那样的课题而提出，其目的在于提供一种在一体地包括马达和控制电路的结构中能够适当地散热的电动动力转向装置。

用于解决课题的方案

本发明的电动动力转向装置具有转向齿轮箱，该转向齿轮箱包括：

方向盘侧的第一轴；

第二轴，其将所述第一轴的旋转变成直线运动而向车轮传递；

马达单元，其一体地包括马达及控制所述马达的控制电路，该马达与所述第二轴连结来施加转向驱动力；以及

框体，其在内部收容所述第一轴及所述第二轴，

所述电动动力转向装置的特征在于，

所述电动动力转向装置还具备在形成于车架的孔部配置的保护环，以供所述第一轴贯通所述保护环，

所述框体包括：

第一收容部，其沿上下方向延伸而收容所述第一轴；以及

第二收容部，其沿横向延伸而收容所述第二轴，

在所述第一收容部形成有将所述框体内部的热量放出的通气口，

所述保护环具备在所述第一收容部的周围覆盖所述通气口的通气口罩。

根据本发明，即使一体地包括施加转向驱动力的马达及控制电路的马达单元与收容第二轴的第二收容部相邻或配置于第二收容部内的情况下，也能够将框体内部的热量(包括与马达的动作相伴的热量。)经由收容第一轴的第一收容部的通气口放出。因此，即使在为了提高防水性、防尘性等而将第二收容部基本上形成为密闭结构的情况下，也能够对第二收容部内进行冷却。此时，收容第一轴的第一收容部配置在比收容第二轴的第二收容部高的位置。因此，加热后的空气从第二收容部向第一收容部流动，因此能够有效地散热。

而且，根据本发明，通过保护环的通气口罩在第一收容部的周围覆盖通气口。因此，即使在为了去污等而向第一收容部喷射水的情况下，对于由通气口罩覆盖的部分，也能够防止水直接喷射到通气口。因此，容易防止水非意图地经由通气口浸入的情况。

还可以是，所述转向齿轮具备在所述框体的内部配置于所述第一轴的周围来检测所述方向盘的操作量(转向转矩、转向角等)的操作量传感器。另外，还可以是，所述通气口配置于所述操作量传感器的附近。由此，在将操作量传感器配置于转向齿轮箱的框体内的情况下，能够适当地冷却操作量传感器。因此，即使在操作量传感器的输出受到温度的影响的情况下，也能够不容易受到该影响。

还可以是，所述框体除了所述通气口以外为密闭结构。由此，即使在为了提高防水性、防尘性等而将框体基本上形成为密闭结构的情况下，也能够经由通气口有效地对框体内进行冷却。

还可以是，所述转向齿轮箱还具备通气过滤器，该通气过滤器向在所述第一收容部形成的贯通孔插入而形成所述通气口，且具有通气性及疏水性。另外，还可以是，所述保护环的所述通气口罩在所述第一收容部的周围隔开规定距离而覆盖所述通气过滤器。

由此，即使在为了去污等而将水向通气过滤器喷射的情况下，对于由通气口罩覆盖的部分，也能够防止水直接接触通气过滤器。因此，容易防止水非意图地经由通气过滤器所形成的通气口浸入的情况。

还可以是，所述通气口罩从配置于所述孔部的密封部沿着所述第一轴向下方延伸。由此，能够通过比较简单的结构构成通气口罩而覆盖通气口。

还可以是，所述通气口罩在所述通气口的下方形成开口部。另外，还可以是，所述通气口形成为面对所述第二轴的长度方向。由此，在通气口罩的下方通过通气口罩形成有开口部，且在更下方的位置存在第二轴。因此，通过通气口罩下方的开口部使通气性提高，并且容易通过收容第二轴的第二收容部防止水、灰尘等从通气口的下方浸入。

还可以是，所述通气口形成为面对所述第二轴的长度方向中的与所述马达单元相反的一侧，所述操作量传感器的输出端子形成为面对所述第二轴的长度方向中的所述马达单元侧

由此，在通气口及操作量传感器的输出端子的下方存在第二轴。因此，容易通过收容第二轴的第二收容部防止水、灰尘等从通气口及输出端子的下方浸入。

发明效果

根据本发明，在一体地包括马达和控制电路的结构中能够适当地散热。

附图说明

图1是搭载有本发明的一实施方式的电动动力转向装置(以下称作“eps装置”。)的车辆的简要结构图。

图2是简要表示上述实施方式的所述eps装置及其周边的立体图。

图3是表示上述实施方式的转向齿轮箱及其周边的第一剖视立体图。

图4是表示上述实施方式的所述转向齿轮箱及其周边的第二剖视立体图。

图5是表示上述实施方式的所述转向齿轮箱及其周边的立体图。

符号说明：

12…eps装置50…方向盘

56…转向齿轮箱58…车轮

70…小齿轮轴(第一轴)72…齿条轴(第二轴)

76…框体90…第一收容部

92…第二收容部100…保护环

102…车架110…密封部

112…通气口罩120…马达

130…转矩传感器(操作量传感器)134…ecu(控制电路)

136…马达单元138…输出端子

160…通气口162…通气过滤器

164…贯通孔204…开口部

d…规定距离fm…转向驱动力

tstr…转向转矩(操作量)

具体实施方式

a.一实施方式

<a-1.结构>

[a-1-1.整体结构]

图1是搭载有本发明的一实施方式的电动动力转向装置12(以下称作“eps装置12”。)的车辆10的简要结构图。图2是简要表示本实施方式的eps装置12及其周边的立体图。如图1所示，eps装置12具备将驾驶员的转向力向车轮58(转向轮)直接传递的手动转向系统20和对驾驶员的转向进行辅助的转向辅助系统22。转向辅助系统22具有生成转向辅助力fasi的辅助驱动系统30和控制转向辅助力fasi的辅助控制系统32。而且，本实施方式的eps装置12具备进行散热的散热机构34。散热机构34具有通气过滤器162和保护通气过滤器162的保护环100(详细情况后述。)。

[a-1-2.手动转向系统20]

(a-1-2-1.手动转向系统20的概要)

手动转向系统20除了具有车轮58以外，还具有方向盘50、转向轴52、中间接头54及转向齿轮箱56(以下也称作“齿轮箱56”。)。中间接头54具有两个万向节60a、60b和配置在它们之间的轴部62。

齿轮箱56具有小齿轮轴70、齿条轴72、横拉杆74及框体76。小齿轮轴70设有齿条-小齿轮机构的小齿轮80，且由轴承82、84、86支承。齿条轴72设有齿条-小齿轮机构的齿条齿88。横拉杆74是用于与方向盘50的操作配合而使车轮58左右移动的杆。

框体76具有：第一收容部90，其在方向盘50侧将与方向盘50同轴地旋转的小齿轮轴70收容；以及第二收容部92，其将齿条轴72及横拉杆74收容。

转向轴52的一端固定于方向盘50，另一端与万向节60a连结。万向节60a将转向轴52的另一端和轴部62的一端连结。万向节60b将轴部62的另一端和小齿轮轴70的一端连结。小齿轮轴70的小齿轮80与能够沿车宽方向往复运动的齿条轴72的齿条齿88啮合。齿条轴72的两端分别经由横拉杆74与左右的前轮58(转向轮)连结。

因此，通过驾驶员操作方向盘50而产生的转向转矩tstr(旋转力)经由转向轴52及中间接头54而向小齿轮轴70传递。并且，通过小齿轮轴70的小齿轮80及齿条轴72的齿条齿88将转向转矩tstr转换为推力，使齿条轴72沿车宽方向进行位移。横拉杆74能够伴随齿条轴72的位移而使前轮58转舵，从而改变车辆10的方向。

(a-1-2-2.保护环100)

图3是表示本实施方式的转向齿轮箱56及其周边的第一剖视立体图。图3示出了大致沿着小齿轮轴70的轴向的截面。如图2及图3所示，本实施方式的小齿轮轴70经由保护环100与未图示的车室侧连通。

即，在车架102(图2)上形成有未图示的孔部，在该孔部内配置有保护环100。并且，小齿轮轴70将保护环100的内部贯通(图3)。保护环100是树脂制的一体成型件。另外，保护环100具有配置于所述孔部的密封部110和从密封部110沿着小齿轮轴70向下方延伸并覆盖散热机构34的通气口160的通气口罩112。通气口罩112的详细情况后述。

[a-1-3.转向辅助系统22]

(a-1-3-1.辅助驱动系统30)

辅助驱动系统30(图1)是生成并施加转向辅助力fasi的系统，具备电动马达120(以下也称作“马达120”。)及减速器122。马达120经由减速器122而与齿条轴72连结。

本实施方式的马达120例如是直流式，但也可以是三相交流式、单相交流式等其他的马达。马达120基于来自辅助控制系统32的指令，从未图示的低电压电池接受电力的供给。并且，生成与该电力对应的驱动力fm(以下也称作“马达驱动力fm”或“转向驱动力fm”。)作为转向辅助力fasi。

需要说明的是，所述低电压电池是能够输出低电压(在本实施方式中为12伏特)的蓄电装置，例如可以利用铅蓄电池等二次电池。或者，也可以通过其他的蓄电装置或电源向马达120供给电力。

转向辅助力fasi是向与驾驶员对方向盘50输入的输入转矩(转向转矩tstr)相同的方向起作用而对驾驶员的转向进行辅助的驱动力。本实施方式中的驱动力fm也可以除了转向辅助力fasi以外或代替转向辅助力fasi而用作车道维持驱动力flk。车道维持驱动力flk是为了使车辆10沿着行驶线行驶而与转向转矩tstr独立地生成并起作用的驱动力。

(a-1-3-2.辅助控制系统32)

图4是表示本实施方式的转向齿轮箱56及其周边的第二剖视立体图。图4示出了大致与小齿轮轴70的轴垂直的方向的截面。辅助控制系统32是控制马达120的系统，具有转矩传感器130(图1、图3、图4)、车速传感器132(图1)及电子控制装置134(以下称作“ecu134”。)(图1、图2)。

ecu134(控制电路)与马达120一体地构成而形成马达单元136(图1、图2)。如图1及图2所示，马达单元136在车宽方向上配置于与第一收容部90大致左右对称的位置。或者，马达单元136也可以配置于与第二收容部92相邻的位置或第二收容部92内的其他位置。

通过将马达120与ecu134一体地构成，从而组装变得容易，并且能够省去将马达120与ecu134连结的外部配线及该外部配线用的耦合器，能够降低成本。另一方面，不能将所述耦合器等用作通气口，框体76的内部容易积存热量。因此，在本实施方式中，在第一收容部90设有通气口160(图3、图4)(详细情况后述。)。

转矩传感器130(操作量传感器)检测经由方向盘50、转向轴52及中间接头54向小齿轮轴70传递的转向转矩tstr(方向盘的操作量)并将该转向转矩tstr向ecu134输出。如图1、图3及图4所示，转矩传感器130在框体76(第一收容部90)的内部配置于小齿轮轴70的周围。如图2所示，转矩传感器130的输出端子138形成为面对小齿轮轴70的长度方向中的马达单元136侧。输出端子138经由线缆140与ecu134连接。

车速传感器132检测车速v[km/h]，并将该车速v向ecu134输出。

ecu134基于来自各传感器(转矩传感器130、车速传感器132等)的输出值，来控制马达120的输出，作为硬件的结构，具有未图示的输入输出部、运算部及存储部。所述运算部例如包括中央运算装置(cpu)。

[a-1-4.散热机构34]

(a-1-4-1.散热机构34的概要)

散热机构34将转向齿轮箱56内的热量向齿轮箱56的外部放出。齿轮箱56的框体76基本上(即，除了通气口160以外)为密闭结构。

如上所述，框体76具有沿着上下方向延伸的第一收容部90和沿着车宽方向(横向)延伸的第二收容部92。第一收容部90收容小齿轮轴70(第一轴)。第二收容部92收容将小齿轮轴70的旋转向车轮58传递的齿条轴72(第二轴)。

如图3所示，第一收容部90的上部由密封构件150密封。另外，如图1及图2所示，第二收容部92的端部被保护罩152封闭。因此，框体76基本上成为密闭结构。因此，在框体76内容易积蓄热量(包括与马达120的工作相伴的热量。)。因此，在本实施方式中，将放出框体76内的热量的通气口160(图3、图4)形成于第一收容部90。

通过将通气口160设置于第一收容部90，而不设置于与马达120连结的第二收容部92，能够提高更接近地面的第二收容部92的防水性及防尘性。另外，在本实施方式中，为了提高第一收容部90的通气口160处的防水性及防尘性，设有通气过滤器162及保护环100的通气口罩112(图1、图3、图4)。

(a-1-4-2.通气口160)

如图3及图4所示，通气口160配置于转矩传感器130(操作量传感器)的附近(更具体而言，在小齿轮轴70的长度方向上相同的位置)。另外，根据图2的通气口罩112的位置可知，通气口160形成为面对小齿轮轴70的长度方向。

(a-1-4-3.通气过滤器162)

通气过滤器162向在框体76的第一收容部90形成的贯通孔164(图4)插入而形成通气口160。通气过滤器162具有固定部170、过滤部172、保护罩174及密封部176。固定部170将通气过滤器162固定于第一收容部90。过滤部172包含具有通气性及疏水性的膜(未图示)。保护罩174配置在比过滤部172靠外侧的位置来保护过滤部172。密封部176对第一收容部90的贯通孔164进行密封。

如图4等所示，在第一收容部90上形成有用于固定通气过滤器162的过滤器固定部180，通气过滤器162的固定部170固定于该过滤器固定部180。通气过滤器162的固定部170及第一收容部90的过滤器固定部180构成所谓的卡扣配合(snap-fit)结构。

即，固定部170具有呈圆形状排列配置的多个(在此为三个)腿部190(腿部190也可以是一个。)。各腿部190具有向径向外侧突出并随着朝向根部侧而直径变大的第一突出部192。另外，在第一收容部90的过滤器固定部180上具有随着朝向内侧而直径变大的第二突出部194。因此，在作业者将通气过滤器162相对于第一收容部90的过滤器固定部180压入时，第一突出部192一边向径向内侧弯曲，一边推进与第二突出部194的接触。然后，在第一突出部192到达第二突出部194的内侧时，第一突出部192向径向外侧扩展而与第二突出部194成为卡合状态。或者，固定部170也可以是其他结构(例如螺纹结构)。

如图4等所示，在第一收容部90的过滤器固定部180上形成有向通气过滤器162的插入方向的相反方向突出多个外侧突出部200。通过外侧突出部200能够保护通气过滤器162，且同时促进空气的循环。

通气过滤器162的保护罩174以圆盘状为基调，例如由戈尔特斯(注册商标)构成。通气过滤器162可以使用市售的通气过滤器。

密封部176包围固定部170的根部的周围而配置，对固定部170的外侧进行密封。由此，第一收容部90内的空气仅能够在固定部170中通过。

图4的箭头f1表示通过通气口160的空气的流动。即，第一收容部90的空气(包括运载有来自第二收容部92的热量的空气。)通过固定部170及过滤部172的所述膜。然后，空气沿着保护罩174的内表面202被放出。

(a-1-4-4.保护环100的通气口罩112)

图5是表示本实施方式的转向齿轮箱56及其周边的立体图。如上所述，保护环100具有从密封部110沿着齿条轴72向下方延伸而覆盖通气口160的通气口罩112。通气口罩112在第一收容部90的周围相对于通气过滤器162隔开规定距离d而覆盖通气过滤器162(或通气口160)。规定距离d被设定为如下距离：通过通气口罩112不闭塞通气口160，且能够确保充分的通气性，并且通过通气口罩112能够防止对通气过滤器162的水或灰尘的浸入。

另外，如图2所示，通气口罩112形成为其外表面面对齿条轴72的长度方向(更具体而言，齿条轴72的长度方向中的与马达单元136相反的一侧)。而且，在从小齿轮轴70的旋转轴ax(图4)朝向通气过滤器162观察时，通气口罩112覆盖通气口160(或通气过滤器162)的正面、上侧、左侧及右侧。换言之，通气口罩112在通气口160(或通气过滤器162)的下方形成开口部204(图3、图4)。

由此，例如与仅覆盖通气口160的正面及上侧的情况相比，能够提高通气口罩112的刚度。因此，即使是存在高压清洗的情况或者雪或泥向内部进入的情况等，也能够使通气口罩112正常地发挥功能。另外，通过下方的开口部204能够提高通气性，并且由于不会在通气口罩112积存水，因此能够防止周边的金属部件(例如框体76)上的生锈。而且，通过在下方的开口部204的更下方的位置存在第二收容部92，从而雪或泥不容易浸入下方的开口部204，容易确保通气性。

<a-2.本实施方式的效果>

如以上说明的那样，根据本实施方式，即使在一体地包括施加转向驱动力fm的马达120及ecu134(控制电路)的马达单元136与收容齿条轴72(第二轴)的第二收容部92相邻配置的情况下(图1、图2)，也能够经由收容小齿轮轴70(第一轴)的第一收容部90的通气口160将框体76内部的热量(包含与马达120的动作相伴的热量。)放出(图3～图5)。因此，即使在为了提高防水性、防尘性等而将第二收容部92基本上形成为密闭结构的情况下，也能够对第二收容部92内进行冷却。此时，收容小齿轮轴70的第一收容部90配置在比收容齿条轴72的第二收容部92高的位置(图1、图2)。因此，被加热后的空气从第二收容部92向第一收容部90流动，因此能够有效地散热。

而且，根据本实施方式，通过保护环100的通气口罩112在第一收容部90的周围覆盖通气口160(图1、图3～图5)。因此，即使在为了去污等而向第一收容部90喷射水的情况下，对于由通气口罩112覆盖的部分，也能够防止水直接喷射到通气口160。因此，容易防止水非意图地经由通气口160浸入的情况。另外，能够通过通气口罩112保护通气过滤器162。

此外，通气口罩112构成为保护环100的一部分，因此相比较于与保护环100分开设置通气口罩112的情况，减少了部件个数，并且安装作业变得容易。

在本实施方式中，转向齿轮箱56具备在框体76的内部配置于小齿轮轴70(第一轴)的周围来检测方向盘50的转向转矩tstr(操作量)的转矩传感器130(操作量传感器)(图1、图3、图4)。另外，通气口160配置于转矩传感器130的附近(图3、图4)。

由此，在将转矩传感器130配置于转向齿轮箱56的框体76内的情况下，能够适当地冷却转矩传感器130。因此，即使在转矩传感器130的输出受到温度的影响的情况下，也能够不容易受到该影响。

在本实施方式中，框体76除了通气口160以外为密闭结构(图1等)。由此，即使为了提高防水性、防尘性等而将框体76基本上形成为密闭结构的情况下，也能够经由通气口160对框体76内进行有效冷却。

在本实施方式中，转向齿轮箱56还具备通气过滤器162，该通气过滤器162向在第一收容部90形成的贯通孔164插入而形成通气口160，且具有通气性及疏水性(图3、图4等)。另外，保护环100的通气口罩112在第一收容部90的周围覆盖通气过滤器162(图3、图4)。

由此，即使在为了去污等而向通气过滤器162喷射水的情况下，对于由通气口罩112覆盖的部分，也能够防止水直接接触通气过滤器162。因此，能够防止水等经由通气过滤器162所形成的通气口160而非意图地浸入的情况。

在本实施方式中，通气口罩112从配置于车架102的所述未图示的孔部的密封部110沿着小齿轮轴70(第一轴)向下方延伸(图4、图5)。由此，能够通过比较简单的结构构成通气口罩112而覆盖通气口160。

在本实施方式中，通气口罩112在通气口160的下方形成有开口部204(图3、图4)，通气口160形成为面对齿条轴72(第二轴)的长度方向(图2、图4)。由此，在通气口罩112的下方通过通气口罩112形成有开口部204，且在更下方的位置存在齿条轴72。因此，通过通气口罩112下方的开口部204使通气性提高，并且容易通过收容齿条轴72的第二收容部92防止水、灰尘等从通气口160的下方浸入。

在本实施方式中，通气口160形成为面对齿条轴72(第二轴)的长度方向中的与马达单元136相反的一侧(图2、图4)。另外，转矩传感器130(操作量传感器)的输出端子138形成为面对齿条轴72的长度方向中的马达单元136侧(图2、图4)。

由此，在通气口160及转矩传感器130的输出端子138的下方存在齿条轴72。因此，容易通过收容齿条轴72的第二收容部92防止水、灰尘等从通气口160及输出端子138的下方浸入。

b.变形例

需要说明的是，本发明没有限定于上述实施方式，当然可以基于本说明书的记载内容而采用各种结构。例如，可以采用以下的结构。

<b-1.eps装置12的整体结构>

在上述实施方式中，为将驾驶员施加的转向转矩tstr直接向前轮58传递的结构(以下，也称作“直接传递方式”。)，但也能够适用于线控转向式的电动动力转向装置。

<b-2.转向齿轮箱56>

在上述实施方式中，在齿轮箱56中，使用小齿轮轴70及齿条轴72(换言之，齿条-小齿轮机构)将转向转矩tstr从方向盘50向车轮58传递(图1)。然而，例如若从第二轴将方向盘50侧的第一轴的旋转变成直线运动而向车轮58传递的观点出发，则不限定于此，也可以使用将旋转运动转换为直线运动的其他的机构。

<b-3.框体76>

在上述实施方式中，框体76除了通气口160以外为密闭结构(参照图2等)。然而，例如若从将通气口罩112设置于保护环100的观点出发，则不限定于此，除了通气口160以外，也可以在第一收容部90或第二收容部92设置其他的通气口。

<b-4.保护环100>

在上述实施方式中，通过保护环100的通气口罩112覆盖通气过滤器162的正面、上侧、左侧及右侧(图3～图5)。然而，例如若着眼于通气口罩112的存在本身，则通气口罩112也可以在其他位置(例如仅在通气过滤器162的正面及上侧)覆盖通气过滤器162。

<b-5.马达单元136>

在上述实施方式中，假定马达单元136与框体76相邻配置(换言之配置于框体76的外部)(参照图2)。然而，也可以将马达单元136配置于框体76的内部。

<b-6.转矩传感器130(操作量传感器)>

在上述实施方式中，将转矩传感器130配置于框体76的内部(图3、图4)。然而，若从将检测方向盘50的操作量的操作量传感器配置于框体76内的观点出发，则不限定于此。例如也可以除了转矩传感器130以外或代替转矩传感器130，将检测方向盘50的转向角[deg]的转向角传感器配置于框体76(第一收容部90)内。

在上述实施方式中，转矩传感器130的输出端子138形成为面对齿条轴72的长度方向中的马达单元136侧(图2)。然而，例如若从设置通气口罩112的观点出发，则没有限定于此。

<b-7.通气口160>

在上述实施方式中，通气口160配置于转矩传感器130的附近(图3、图4)。然而，例如若从在第一收容部90进行散热的观点出发，则也可以将通气口160配置于从转矩传感器130分离的位置。

在上述实施方式中，通气口160形成为面对齿条轴72的长度方向中的与马达单元136相反的一侧(图2、图4)。然而，例如若从通过第二收容部92防止来自下方的水、灰尘等的观点出发，则通气口160也可以形成为面对齿条轴72的长度方向中的马达单元136侧。另外，若从设置通气口罩112的观点出发，则通气口160也可以不形成为面对齿条轴72的长度方向。

<b-8.通气过滤器162>

在上述实施方式中，使用通气过滤器162来形成通气口160(图3、图4)。然而，例如若从将通气口罩112设置于保护环100的观点出发，则也可以省略通气过滤器162。