电动助力转向装置的制作方法

专利名称：电动助力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动助力转向装置，其具有转向柱，其内装有转向轴， 转向扭矩被传递至该转向轴；和电动马达，其通过减速齿轮箱内的减速
机构将转向助力传递至该转向柱。
背景技术：
作为现有的电动助力转向装置，例如如专利文献1 (日本特开
2005-329866号公报)、专利文献2 (日本特开2005-329867号公报)、专 利文献3 (日本特开2005-329868号公报)、以及专利文献4 (日本特开 2005-329869号公报)中所记载，提出有这样的电动助力转向装置在可 自由滑动地容纳或安装齿条轴的齿条箱或转向齿轮箱的一部分中容纳马 达，容纳对上述马达进行驱动控制的控制基板的壳体，形成在齿条箱或 转向齿轮箱上，当从开口插入的控制基板与形成于壳体的与所述开口对 置的底部的安装凸台(boss)抵接时，设置于控制基板的基板连接端子与 从马达突出设置在壳体内的马达侧连接端子相互接触地电连接。这里， 在控制基板上，在表面侧安装CPU，在背面侧设置电容器、功率继电器 等，并且突出设置作为散热装置的支承基板，在该支承基板上安装FET (场效应晶体管)而构成桥式电路，通过功率继电器将桥式电路的正(+) 侧连接到作为电源的电池，将负(一)侧接地。
但是，在上述专利文献1 4所记载的现有例中，将形成在电动马达 上的马达侧连接端子，连接到形成于控制基板的基板侧连接端子上，利 用信号线将扭矩传感器与形成在控制基板上的连接器连接起来，并且， 使由设置在控制基板上的四个FET构成的桥式电路的正(+)侧连接于电 池，使负(一)侧接地，为了接地必须将地线连接到车体侧部件上，这 很麻烦，而且存在还成为产生接地不良的原因这一未解决的课题。
而且，作为电动助力转向装置，在柱式的电动助力转向装置中，例
如如日本特开2004-131047号公报中所记载，使由磁传感器构成的扭矩传 感器内置在转向柱箱体中，将该扭矩传感器的信号端子直接连接到控制 基板上，而省略信号线。这样，在柱式的电动助力转向装置中，使由磁 传感器构成的扭矩传感器内置在转向柱箱体中，由于此关系，为了使扭 矩传感器的电路系统的EMC (电磁环境适应性)提高，需要使用转向柱 箱体专用的接地线束并接地连接到车身侧，因此，需要应用于此的接地 线束。
这样，在柱式的电动助力转向装置中，由于在转向柱箱体和控制电 路双方都需要进行接地配线，因此，电动助力转向装置的装配作业性降 低，并且，由于将两个路径的接地配线分别配线到车辆的不同部位，会 产生相对的电位差，会存在伴随接地电位差的产生的电磁环境适应性 (EMC)的降低、或产生控制精度的变动这种未解决的课题。

发明内容
因此，本发明是着眼于上述现有示例的未解决的课题而完成的，其 目的在于提供一种电动助力转向装置，其能够使需要接地的各部的接地 处理为必要的最小限度，能够提高装配作业性，并且能够抑制电磁环境 适应性的降低和控制精度的变动。
为达成上述目的，本发明第1方面所述的电动助力转向装置具有 转向柱，其内装有转向轴，转向扭矩被传递至该转向轴；以及电动马达， 其通过导电性的减速齿轮箱内的减速机构，将转向助力传递至上述转向 轴，其特征在于，
在上述减速齿轮箱上安装有控制单元，该控制单元包括安装有控制 电路的基板，上述控制电路用于驱动控制上述电动马达，在该控制单元 上直接电连接有上述电动马达的连接部，并且，通过设置在上述控制单 元与供电部之间的接地连接线，来进行上述减速齿轮箱和上述控制单元 的与大地的连接。
此外，本发明第2方面所述的电动助力转向装置，如本发明第l方
面所述的发明，其特征在于，上述控制单元至少包括
功率模块基板，其安装有驱动控制上述电动马达的伴随有发热的功
率模块；和
绝缘框架，其包围该功率模块基板，并具有单元侧连接部，其连 接上述电动马达的连接部；和电源连接器，其与上述接地连接线连接， 上述功率模块基板安装在上述减速齿轮箱的控制单元安装面上， 上述接地连接线通过该功率模块基板连接于上述减速齿轮箱。
进而，本发明第3方面所述的电动助力转向装置，如本发明第1方
面所述的发明，其特征在于，上述控制单元至少包括 基板，其安装有上述控制电路；
绝缘框架，其包围该基板，并具有单元侧连接部，其连接上述电 动马达的连接部；和电源连接器，其与上述接地连接线连接；以及
导电性盖体，其覆盖上述控制基板、上述功率模块基板、以及上述 绝缘框架，
上述接地连接线通过上述导电性盖体连接于上述减速齿轮箱。 此外，本发发明第4方面所述的电动助力转向装置，如本发明第3
方面所述的发明，其特征在于，上述基板由以下基板构成
控制基板，其安装有运算上述电动马达的驱动指令值的指令值运算
部；以及
功率模块基板，其安装有功率模块，该功率模块根据来自上述指令 值运算部的驱动指令值来驱动控制上述电动马达，并伴随有发热。
并且，本发明第5方面所述的电动助力转向装置，如本发明第1方 面所述的发明，其特征在于，上述控制单元至少包括-
控制基板，其安装有运算上述电动马达的驱动指令值的指令值运算
部；
功率模块基板，其安装有驱动控制上述电动马达的伴随有发热的功 率模块；以及
绝缘框架，其包围上述控制基板和上述功率模块基板，并具有单 元侧连接部，其连接上述电动马达的连接部；和电源连接器，其与上述
接地连接线连接，
上述功率模块基板安装在上述减速齿轮箱的控制单元安装面上， 在上述接地连接线与上述减速齿轮箱之间并列地形成有通过上述
功率模块基板连接到上述减速齿轮箱的第1接地连接路径；以及通过上
述导电性盖体连接到上述减速齿轮箱的第2接地连接路径。
此外，本发明第6方面所述的电动助力转向装置，如本发明第l至 第5方面中的任一项所述的发明，其特征在于，上述减速齿轮箱由高热 传导性材料构成。
并且，本发明第7方面所述的电动助力转向装置，如本发明第6方 面所述的发明，其特征在于，上述减速齿轮箱通过对铝、铝合金、镁和 镁合金中的任一种进行压铸成形而构成。
此外，本发明第8方面所述的电动助力转向装置，如本发明第1至 第7方面中的任一项所述的发明，其特征在于，上述减速齿轮箱至少具 有蜗杆收纳部，其收纳与上述电动马达的输出轴连接的蜗杆；蜗轮收 纳部，其收纳与上述转向轴连接的蜗轮；以及扭矩传感器收纳部，其与 上述蜗轮收纳部连接，用于收纳上述扭矩传感器，并且与转向柱连接，
在上述蜗杆收纳部、蜗轮收纳部、以及扭矩传感器收纳部的外周部， 形成有安装上述控制单元的控制单元安装部。
此外，本发明第9方面所述的电动助力转向装置，如本发明第8方 面所述的发明，其特征在于，将上述扭矩传感器收纳部的前端，作为溃 縮时的转向柱的收縮止挡部，安装在上述控制单元安装部上的控制单元 的收縮止挡部侧的端面位置，被设定为比收縮止挡部更靠蜗轮收纳部侧。
根据本发明，在减速齿轮箱上安装控制单元，该控制单元包括安装 有控制电路的基板，所述控制电路用于驱动控制电动马达，在该控制单 元上，直接电连接有上述电动马达的连接部，并且，通过设置在上述控 制单元与供电部之间的接地连接线，进行上述减速齿轮箱和上述控制单
元的与大地的连接，因此，通过共用的接地线将减速齿轮箱和控制单元 接地连接到供电部，所以，可以使减速齿轮箱的电磁环境适应性(EMC) 提高，并且使部件个数和作业工时减少，可以得到能够使电动助力转向
装置的装配作业性提高这一效果。
此外，通过经由导电性盖体来形成控制单元与减速齿轮箱之间的接 地连接路径，可以使控制单元自身的电磁环境适应性提高。


图1是表示本发明所述的电动助力转向装置的一个实施方式的立体图。
图2是本发明所述的电动助力转向装置的正视图。
图3是图2的左侧视图。
图4是图2的俯视图。
图5是本发明的主要部分的分解立体图。
图6是从与图5相反的方向观察到的本发明的主要部分的分解立体图。
图7是放大表示减速齿轮箱位置上的主要部分的纵剖视图。
图8是表示电动马达的母线结构的正视图。
图9是表示减速齿轮箱与控制基板的关系的立体图。
图10是表示将减速齿轮箱上的扭矩传感器的外部连接端子贯穿插
入到控制基板上的状态的立体图。
图11是将表示电动马达与控制单元的连接关系的主要部分进行放大
表示的立体图。
图12是表示第1接地连接路径的分解立体图。
图13是表示与电池的接地连接的整体结构图。
图14是表示溃縮时的电动助力转向装置的立体图。
图15是表示溃縮时的电动助力转向装置的左侧视图。
图16是表示溃縮时的电动助力转向装置的俯视图。
图17是表示本发明的第2实施方式中的第2接地连接路径的分解立体图。
图18是表示本发明的其它实施方式中的第1和第2接地连接路径的 分解立体图。图19是表示电动马达的母线的变形例的立体图。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示将本发明的第1实施方式应用在右方向盘车的情况的一 例的立体图，图2是正视图，图3是左侧视图，图4是俯视图，图5和 图6是主要部分的分解立体图。
在图1中，1是柱式的电动助力转向装置，与转向盘(未图示)连 接的转向轴2可自由旋转地内装于转向柱3中，在转向柱3上连接有减 速齿轮箱4，在该减速齿轮箱4上配设有由电刷马达构成的电动马达5， 电动马达5的轴向沿着与转向柱3的轴向正交的方向延伸。
这里，转向柱3为采用内管3a和外管3b的双重管结构，以在与减 速齿轮箱4的连接部处吸收溃縮时的冲击能量，确保预定的溃縮行程。 另外，转向柱3的外管3b和减速齿轮箱4，通过上部安装托架6和下部 安装托架7安装在车身侧。
下部安装托架7由以下部件形成安装板部7a，其安装在车身侧部 件(未图示)上；和一对支承板部7b，它们在该安装板部7a的下表面保 持预定的间隔地平行延伸。另外，支承板部7b的前端，通过枢轴7c，可 自由转动地连接在一体形成于盖体4a的支承部4b上，该盖体4a配设在 减速齿轮箱4的下端侧、即车身前方侧。
此外，上部安装托架6具有安装板部6a，其安装在车身侧部件(未 图示)上；方形框状支承部6b，其一体地形成在该安装板部6a上；以及 倾斜机构6c，其对形成在该方形框状支承部6b上的转向柱3的外管3b 进行支承。这里，安装板部6a由如下部分构成左右成一对的夹套
(capsule) 6d，它们安装在车身侧部件(未图示)上；和滑动板部6f， 其通过树脂注射部6e而固定在这些夹套6d上，安装板部6a构成为在 碰撞时在转向柱3上作用使转向柱3向车身前方移动的载荷，从而，滑 动板部6f相对于夹套6d向车身前方滑动，树脂注射部6e被剪切，该剪 切载荷就成为溃縮开始载荷。此外，通过使倾斜机构6c的倾斜杆6g转动，来解除支承状态，由此能够以下部安装托架7的枢轴7c为中心，上 下地对转向柱3进行倾斜位置调整。
并且，如图7所示，转向轴2由如下部分构成；输入轴2a，其上端 连接在转向盘(未图示)上；和输出轴2c,其通过扭杆2b与该输入轴 2a的下端连接，并覆盖扭杆2b。
此外，如图5 图7所示，减速齿轮箱4通过对具有高热传导性和 导电性的材料、例如铝、铝合金、镁、以及镁合金中的任一种进行例如 压铸成形来形成。
该减速齿轮箱4具有蜗杆收纳部12，其收纳与电动马达5的输出 轴5a连接的蜗杆ll;蜗轮收纳部14，其在该蜗杆收纳部12的下侧具有 与蜗杆收纳部12的中心轴正交的中心轴，并收纳与蜗杆11啮合的蜗轮 13;扭矩传感器收纳部16,其一体且同轴地连接在该蜗轮收纳部14的后 方侧，用于收纳扭矩传感器15;马达安装部17,其形成于蜗杆收纳部12 的开放端面，用于安装电动马达5;柱安装部18，其形成于扭矩传感器 收纳部16的后端面，用于安装形成在该转向柱3前端部的安装凸缘2a; 以及控制单元安装部20，其横跨蜗杆收纳部12和蜗轮收纳部14的一部 分，形成在与蜗轮收纳部14和扭矩传感器收纳部16的中心轴线正交的 平面内，用于安装控制单元19。并且，在使转向柱3的安装凸缘3c与柱 安装部18抵接的状态下，通过螺栓18a，将减速齿轮箱4固定在转向柱 3上。
在此，如图7所示，扭矩传感器15构成为通过磁对转向轴2的输 入轴2a和输出轴2c之间的扭转状态进行检测，利用一对检测线圈15a 和15b检测传递到转向轴的转向扭矩，在这些一对检测线圈15a和15b 的巻线头和巻线尾分别连接有外部连接端子15c、 15d以及15e、 15f，所 述外部连接端子15c、 15d以及15e、 15f沿着与转向柱3的中心轴正交的 方向平行地向外部突出，这些外部连接端子15c 15f的突出部在中央部 与转向柱3的中心轴平行地折弯而形成为L字状。
并且，在电动马达5中，在接近其安装凸缘部5b的位置处的、与安 装在控制单元安装部20上的控制单元19接近且对置的位置上，突出形
成有作为与内置的电刷直接连接的连接端子的母线5c和5d，该母线5c 和5d朝向与电动马达5的轴心方向成直角的车身后方、而且与转向柱3 的中心轴大致平行。在这些母线5c和5d的前端部，穿设有贯穿插入固 定螺钉的长孔5e。
在此，如图8所示，母线5c和5d由如下部分构成圆弧状导体部 5i和5j，它们彼此绝缘地设置在合成树脂制的电刷支承体5f内，并个别 地连接在两组电刷5g、 5h上，电刷支承体5f在底部中央具有电枢贯穿插 入孔；以及端子部5m和5n，它们从这些圆弧状导体部5i和5j的彼此对 置的一端朝向外方平行地延伸。并且，电动马达5被如下安装将其安 装凸缘部5b连接到减速齿轮箱4的马达安装部17上，将其输出轴5a连 接到蜗杆11上，并使母线5c和5d向车身后方延长。
并且，如参照图9可知，关于形成在减速齿轮箱4上的控制单元安 装部20，通过蜗杆收纳部12及其下侧的蜗轮收纳部14的上部侧形成平 坦安装面20a，通过平坦安装面20a、以及形成在扭矩传感器收纳部16 上表面的、与平坦安装面20a正交的平坦面20b，从左侧面观察，控制单 元安装部20形成为L字状。此外，在马达安装部17的后端面上，还形 成有宽度窄的框架安装面20c，该框架安装面20c与平坦安装面20a平行， 并且与该平坦安装面20a相比位于后方侧位置。并且，从扭矩传感器收 纳部16上的、平坦面20b的左右方向的中央部，突出有扭矩传感器15 的外部连接端子15c 15f。
如图5、图6、和图10所示，安装在该控制单元安装部20上的控制 单元19，由以下部件构成铝板22，其直接固定在平坦面20b上；功率 模块基板23，其固定在该铝板22上；作为绝缘框架的合成树脂制框架 24，其包围这些铝板22和功率模块基板23;控制基板25，其安装在该 合成树脂制框架24的正面；以及覆盖它们的导电性盖体26。
这里，铝板22以能容纳在合成树脂制框架24内的大小隔着散热膏 放置在平坦安装面20a上，并用小螺钉拧紧。
功率模块基板23在表面安装对电动马达5进行驱动控制的利用场效 应晶体管等功率开关元件构成的H桥式电路或驱动该H桥式电路的功率
开关元件的脉冲宽度调制电路等功率模块，功率模块基板23的背面紧贴 在铝板22上，并通过小螺钉拧紧。
合成树脂制框架24由如下部分一体地构成长方形框状的框架主体 24a;安装板部24b，其突出形成在该框架主体24a左端的与电动马达5 的母线5c和5d对置的位置，并固定在减速齿轮箱4的框架安装面20c 上；端子座24c，其从该安装板部24b呈L字状突出，并如图11所示电 连接电动马达5的母线5c和5d;电源连接器24e，其设置在框架主体24a 右端处的中央位置，与电池30连接；以及信号连接器24f，其设置在框 架主体24a右端处的中央位置，进行与车身各部的控制设备之间的数据 的收发，与CAN等网络连接。在此，电源连接器24e和信号连接器24f 分别在右端侧形成有接续连接器插入开口，以便与它们连接的外部的接 续连接器的插入方向从车身的右侧面侧进行。
控制基板25上穿设有通孔25a 25d，安装在该合成树脂制框架24 正面的扭矩传感器15的外部连接端子15c 15f直接贯穿插入在通孔 25a 25d中，并且，控制基板25上安装有微控制单元(MCU)及其外 围设备，所述微控制单元根据来自扭矩传感器15的扭矩检测值或来自未 图示的车速传感器的车速检测值，来计算出转向辅助电流指令值，根据 该转向辅助电流指令值和输出给电动马达5的马达电流的检测值进行电 流反馈控制，计算出给功率模块基板23的脉冲宽度调制电路的电压指令 值，由此对由电动马达5产生的转向助力进行控制。
具体地，对于控制基板25，如图5和图6所示，在其与功率模块基 板23对置的前表面侧的上部侧，沿左右方向排列配置有电容器25e、功 率继电器25f等大型部件，在控制基板25的背面侧，在下部侧配设有微 控制单元(MCU) 25g及其外围设备。在此，如图7所示，电容器25e、 功率继电器25f等大型部件的配置位置如下在将控制基板25安装到合 成树脂制框架24上时，电容器25e、功率继电器25f等大型部件位于比 形成在减速齿轮箱4上的控制单元安装部20的上端边缘靠上方的位置， 这些大型部件的前端设定为穿过形成在铝板22上部的缺口部22a向蜗杆 收纳部12上方突出的状态，这些大型部件的突出部分由部分盖体27覆
盖。这样，通过将电容器25e、功率继电器25f等大型部件在控制基板25 的上方，向蜗杆收纳部12的上方侧突出地配置，能够有效利用减速齿轮 箱4中的蜗杆收纳部12的上部侧的闲置空间，并且能够使从控制单元19 的功率模块基板23到导电性盖体26后端面的厚度变薄，能够将控制单 元19小型化。
并且，关于具有上述结构的控制单元19，首先，在减速齿轮箱4的 控制单元安装部20的平坦安装面20a上的功率模块基板23的安装位置， 涂敷散热膏，然后，将功率模块基板23放置在散热膏上，用小螺钉固定 在平坦安装面20a上，接着，将合成树脂制框架24以包围功率模块基板 23的周围的方式放置在平坦安装面20a和框架安装面20c上。然后，将 合成树脂制框架24的安装板部24b，同样地用小螺钉拧紧在减速齿轮箱 4的框架安装面20c上。在这之后或者之前，将扭矩传感器15的外部连 接端子15c 15f贯穿插入到控制基板25的通孔25a 25d中，然后将控 制基板25用小螺钉固定到合成树脂制框架24的正面侧，接着，在将外 部连接端子15c 15f与通孔25a 25d锡焊起来之后，最后将导电性盖体 26安装到平坦安装面20a上，并且，以从前表面侧覆盖大型部件的方式 将部分盖体27安装到导电性盖体26上。
这样，当完成控制单元19的组装时，如图12所示，从电源连接器 24e突出到合成树脂制框架24内、且向上方弯折成L字状的接地引脚28， 被贯穿插入到控制基板25的通孔25h中，该通孔25h经过形成在控制基 板25的背面侧的接地线(未图示)连接到连接点25i上，在该连接点上， 连接有形成在功率模块基板23表面上的引线框23a，该引线框23a通过 形成在功率模块基板23表面的接地线(未图示)，连接到小螺钉贯穿插 入孔23b，并从该小螺钉贯穿插入孔23b通过小螺钉23c连接到铝板22 上，接着从该铝板22通过各小螺钉22b 22d连接到减速齿轮箱4的平 坦面20b上。然后，通过小螺钉26a 26c连接到导电性盖体26上。这 样，减速齿轮箱4、导电性盖体26、控制单元19连接到电源连接器24e 的接地引脚28上，如图13所示，电源连接器24e通过作为接地连接线 的电池接地线束29连接到作为供电部的电池30，该电池30的负极侧端
子接地连接到车身侧部件31上。
然后，组装转向柱3、转向轴2、蜗杆ll、以及蜗轮13，最后装配 电动马达5，如图11所示，用小螺钉将母线5c和5d拧紧在控制单元19 的端子座24c上。
这样，控制单元19的厚度以及控制单元安装部20的平坦安装面20a 的位置被设定成在将控制单元19装配在减速齿轮箱4的控制单元安装 部20上的状态下，控制单元19的盖体26的后端面位置和减速齿轮箱4 的最后端位置位于比螺栓18a的头部靠近前方侧的位置，所述螺栓18a 用于固定转向柱3的安装凸缘3c，所述转向柱3的安装凸缘3c成为溃縮 时的转向柱收缩时的止挡部，控制单元19被装配在下述位置在后述的 溃缩时控制单元19不会与溃縮时的移动部件发生干涉。
此外，由于在电动马达与控制单元之间，不需要设置马达线束，因 此，从马达线束放射出的噪声变少，可以减轻其对无线电噪声的影响。
此外，在控制单元19的与电动马达5相反一侧，即车辆的右侧面侧， 设置有电源连接器24e和信号连接器24f,电动马达5、控制单元19、以 及电源连接器24e和信号连接器24f配置在一条直线上，电池侧连接器和 网络侧连接器与电源连接器24e和信号连接器24f容易连接，并且，电源 连接器24e和信号连接器24f与成对的连接器的连接方向均为水平方向， 能够防止水滴或灰尘的侵入。
下面，对上述第l实施方式的动作进行说明。
首先，在组装电动助力转向装置1时，在减速齿轮箱4的扭矩传感 器收纳部16内，固定配置扭矩传感器15，使其外部连接端子15c 15f 的前端沿转向柱3的外周部向车身后方延长。
接着，在减速齿轮箱4的控制单元安装部20上安装控制单元19。 关于该控制单元19的安装，首先，在平坦安装面20a上涂敷散热膏，然 后，在散热膏上放置铝板22，并用小螺钉固定在平坦安装面20a上，并 在该铝板22上用小螺钉23c螺钉固定功率模块基板23。
在此状态下，将合成树脂制框架24以包围功率基板23的方式放置 在平坦安装面20a上，使其安装板部24b与减速齿轮箱4的框架安装面20c接触并用小螺钉固定。接着，在合成树脂制框架24的正面、即车身 后方侧固定控制基板25，使扭矩传感器15的外部连接端子15c 15f贯 穿插入到控制基板25的通孔25a 25d中，并且将通孔25a 25d和扭矩 传感器15的外部连接端子15c 15f锡焊在一起，并且在将通孔25h和接 地引脚28锡焊在一起之后，安装导电性盖体26和部分盖体27，由此构 成控制单元19。
接着，在减速齿轮箱4上安装转向轴2、转向柱3、蜗杆ll以及蜗 轮13等之后，最后将电动马达5安装到减速齿轮箱4的马达安装部17 上，用小螺钉将其母线5c和5d固定在控制单元19的端子座24c上。然 后，将一端分别连接到电池30的正极侧端子和负极侧端子的电池接地线 束29连接到电源连接器24e上。
从而，如前所述，形成了这样的第1接地连接路径通过电源连接 器24e的接地引脚28接地连接有控制基板25,在该控制基板25的连接 点25i上通过引线框23a接地连接有功率模块基板23,在该功率模块基 板23上通过小螺钉23b接地连接有铝板22，在该铝板22上通过小螺钉 22b 22d接地连接有减速齿轮箱4，并且，在减速齿轮箱4上通过小螺 钉26a 26c接地连接有导电性盖体26和部分盖体27。
并且，只要将控制单元19装配到减速齿轮箱4上，就形成了该第l 接地连接路径，进而，通过将一端与电池30连接的电池接地线束29连 接到电源连接器24e上，接地连接路径就可以接地连接到电池30的负极 侧端子。
这样，通过将连接到电池30的电池接地线束29，连接到控制单元 19的电源连接器24e上，可以形成控制单元19和 咸速齿轮箱4以及电动 马达5的接地连接路径，不必如上述现有例那样将减速齿轮箱4和控制 单元19分别接地连接到车身侧部件上，可以相应地使零部件个数减少， 大幅度提高装配作业性。
而且，通过减速齿轮箱4的接地连接，可以使内置的扭矩传感器15 的电磁环境适应性(EMC)提高。此外，通过控制单元19的导电性盖体 26和部分盖体27的接地连接，能够可靠地防止构成形成于功率模块基板
23上的桥式电路的FET等开关元件所产生的无线电噪声放射到外部，并 且，可以可靠地防止电磁波从外部侵入控制单元19内，从而可以使电磁 环境适应性(EMC)提高。另外，由于减速齿轮箱4和控制单元19通过 共用的电池接地线束29接地连接到电池30上，因此，在减速齿轮箱4 和控制单元19上不会产生接地电位差，可以可靠地抑制由接地电位差的 产生所引起的电磁环境适应性(EMC)的降低和控制精度的变动。
此外，通过如上所述地构成控制单元19，不通过马达线束，就可以 将电动马达5的母线5c和5d直接电连接到控制单元19的端子座24c上， 并且，不通过信号电缆，就可将扭矩传感器15的外部连接端子15c 15f， 与控制基板25的通孔25a 25d直接电连接起来。因此，可以使控制单 元19与电动马达5以及控制单元19与扭矩传感器15之间的电连接长度 为最小，可以使配线电阻为最小，能够抑制电力损失，并且，还能够可 靠地防止电噪声的混入。
而且，在形成于控制单元19中的合成树脂制框架24上的、与电动 马达5的母线5c和5d连接的端子座24c的附近，形成有安装板部24b， 由于该安装板部24b固定在框架安装面20c上，该框架安装面20c形成 在减速齿轮箱4的马达安装部17上，因此，可以抑制端子座24c因车辆 振动产生与减速齿轮箱4不同的振动而在端子座24c上产生应力集中， 可以使端子座24c的刚性提高。
此外，构成控制单元19的伴随着发热的功率模块基板23，通过铝 板22接触地连接到减速齿轮箱4的控制单元安装部20的平坦安装面20a 上，且减速齿轮箱4由铝、铝合金、镁以及镁合金中的任一种形成，因 此，可以将功率模块基板23的发热通过铝板22和散热膏，直接扩散到 热容量大的成为热质(heat mass)的减速齿轮箱4上，能够可靠地防止 功率模块基板23变成过热状态。这样，通过在铝板22与平坦安装面20a 之间涂敷散热膏，可以进一步提高向减速齿轮箱4散热的效果。
而且，将伴随有发热的由场效应晶体管等构成的功率模块，安装在 功率模块基板23上，将怕热的微控制单元25g等控制元件安装到控制基 板25上，因此，功率模块基板23的发热不会直接传递到控制基板25上，
能够可靠地阻止功率模块基板23的发热对控制基板25产生影响。加之， 由于安装在控制基板25上的电容器25e等发热部件配置在上方，因此， 能够可靠地防止由发热部件产生的热影响到下方的且配置在相反侧的控 制元件。
并且，通过在减速齿轮箱4的扭矩传感器收纳部16的上部配置控制 单元19，可以縮短减速齿轮箱4整体的轴向长度，能够实现小型化。
并且，在将上部安装托架6和下部安装托架7安装到车身侧部件上 之后，从车身右侧面侧，将CAN等网络的接续连接器安装到控制单元19 的信号连接器24f上，由此，完成电动助力转向装置1的装配。这样，由 于能够从车身右侧面侧将外部接续连接器连接到电源连接器24e和信号 连接器24f上，因此，能够容易地进行两者的连接。此时，在上部安装托 架6上，如图1所示，在构成安装板部6a的夹套6d上，通过树脂注射 部6e固定有滑动板部6f。
当完成该电动助力转向装置1的装配时，通过使上部安装托架6的 倾斜杆6g转动，来解除倾斜锁定状态，在该状态下，使转向柱3以下部 安装托架7的枢轴7c为中心转动，由此，能够调整倾斜位置。
并且，当使车辆的未图示的点火开关处于接通状态、从电池30向功 率模块基板23和控制基板25供给电力时，通过微控制单元(MCU)执 行转向辅助控制处理，根据扭矩传感器15以及未图示的车速传感器的检 测值，计算出转向辅助电流指令值。根据该转向辅助电流指令值和由马 达电流检测部检测到的马达电流，执行电流反馈处理，计算出电压指令 值。将该电压指令值提供给功率模块基板23的栅极驱动电路，控制H桥 式电路，从而，马达驱动电流向电动马达5流动，驱动电动马达5，以产 生正转或反转方向所需的转向助力。
因此，由电动马达5产生与转向盘的转向扭矩对应的转向助力，该 转向助力经由蜗杆11和蜗轮13传递给转向轴的输出，由此能够以轻的 转向力来使转向盘转向。.
该状态下，若在发生溃缩时驾驶员与未图示的转向盘接触，作用使 转向柱3向前方滑动的载荷，则如图14 图16所示，上部安装托架6的
夹套6d与滑动板部6f之间的树脂注射部6e被剪切，从而，在转向柱3 的安装凸缘3c侧，外管3b在吸收所作用的载荷的同时，相对于内管3a 滑动，与作为收縮止挡部的螺栓18a的头部抵接，由此，确保了必要的 溃縮行程，转向柱3收縮。
当转向柱3这样收縮时，安装在其周边的部件会接近控制单元19， 然而，由于该控制单元19配置于在确保了预定的溃縮行程的状态下不会 与移动部件发生干涉的位置，因此能够确保必要的溃縮行程，不会发生 与移动部件干涉而妨碍溃縮的情况。
顺便说一下，为了确保发生溃縮时的溃縮行程，考虑了使控制单元 19也溃縮的情况，但如上所述，难以控制该控制单元19的合成树脂制框 架24的溃縮，存在溃縮时的能量吸收量出现波动的问题，而在本实施方 式中，在溃縮行程的确保中没有考虑控制单元19的溃縮，所以能够在溃 缩时确保稳定的按照设定值的能量吸收量。
下面，对本发明的第2实施方式根据图17进行说明。
在该第2实施方式中，使控制单元19与减速齿轮箱4的接地连接路 径为与第1实施方式不同的接地连接路径。
亦即，在第2实施方式中，如图17所示，使控制单元19内的接地 连接路径，成为与第1实施方式中的第1接地连接路径不同的第2接地 连接路径。
如图17所示，该第2接地连接路径中，将电源连接器24e的接地引 脚28贯穿插入到控制基板25的通孔25h中，来接地连接控制基板25， 从该通孔25h在设置于控制基板25表面的连接端子40上形成接地线41 ， 使该连接端子40与导电性盖体26接触，以接地连接导电性盖体26，经 由小螺钉26a 26c将导电性盖体26安装到减速齿轮箱4的平坦安装面 20a上，由此接地连接减速齿轮箱4，进而，将功率模块基板23通过铝 板22接地连接到平坦安装面20a上。
在该第2实施方式中，通过将一端连接在电池30上的电池接地线束 29连接到控制单元19的电源连接器24e上，可以将减速齿轮箱4、电动 马达5、以及控制单元19接地连接到电池30的负极侧端子，通过将控制
单元19装配到减速齿轮箱4上，可以容易地形成该第2接地连接路径。 并且，在上述第1实施方式和第2实施方式中，对分别设置第1接 地连接路径和第2接地连接路径的情况进行了说明，但并不限定于此， 也可以如图18所示，并列地形成第1实施方式中的第1接地连接路径和 第2实施方式中的第2接地连接路径，第1接地连接路径依次连接控制 基板25、功率模块基板23、铝板22、减速齿轮箱4、导电性盖体26、以 及部分盖体27;第2接地连接路径依次连接控制基板25、导电性盖体26、 减速齿轮箱、铝板22、以及功率模块基板23，在该情况下，由于形成了 双重的接地连接路径，因此，即使在任一方的接地连接路径发生断路或 接触不良的情况下，在能够通过另一方的接地连接路径可靠地保持接地 连接。
并且，在上述各实施方式中，对功率模块基板23通过铝板22安装 在减速齿轮箱4的平坦安装面20a上的情况进行了说明，但并不限定于 此，也可以用铝基板来构成功率模块基板23本身，从而省略铝板22。
此外，在上述各实施方式中，对电动马达5的母线5c和5d沿直线 延长的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以如图19 (a)所示，将 母线5c和5d在一度向电动马达5的轴向弯折之后，再使其沿着与轴向 正交的方向延长到外方，在此情况下，由于通过母线5c和5d的弯折部 能够确保弹性，因此，可以缓和端子与端子座连接时产生的残余应力， 可以延长母线5c和5d的使用寿命。同样地，如图19 (b)所示，也可以 首先使母线5c和5d沿电动马达5的轴向突出，然后沿着与轴向正交的 方向延长到外方。此外，如图19 (c)所示，将母线5c和5d与控制单元 19的端子座24c之间的接触面，设定成在包含安装面P1的平面内，该安 装面Pl就是电动马达5的安装凸缘部5b的与减速齿轮箱4的马达安装 部17接触的面，通过这样的设定，当将电动马达5的输出轴5a三角形 花键结合或花键结合到减速齿轮箱4的蜗杆11上时，在使电动马达5 — 边沿圆周方向转动一边安装的情况下，由于母线5c和5d或安装凸缘部 5b可以不与控制单元19的端子座24c干涉地进行摆动，因此，可以容易 地进行将电动马达5组装到减速齿轮箱4上的作业。
另外，在上述各实施方式中，对将母线5c和5d设置在电动马达5 上，将端子座24c设置在控制单元19上的情况进行了说明，但并不限定 于此，也可以将端子座设置在电动马达5上，将母线设置在控制单元19 上，此外，作为外部连接端子，并不限定于母线，也可以应用任意的电 连接端子。
此外，在上述各实施方式中，对将扭矩传感器15的外部连接端子 15c 15f弯折为L字状，并贯穿插入到控制基板25的通孔25a 25d中 的情况进行了说明，但并不限定于此，为了将外部连接端子15c 15f容 易地贯穿插入到通孔25a 25d中，也可以在通孔25a 25d的贯穿插入 外部连接端子15c 15f的一侧设置具有漏斗状的导向面的导向部件。
此外，在上述各实施方式中，对将扭矩传感器15的外部连接端子 15c 15f形成为L字状的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以使 外部连接端子15c 15f为直线状，沿着形成于控制基板25上的连接接合 区，通过锡焊或熔合等进行电连接，或者将外部连接端子作成夹紧端子 夹持固定在控制基板25上。
此外，在上述各实施方式中，对减速齿轮箱4的控制单元安装部20 的平坦安装面20a是与转向柱3的中心轴正交的平面的情况进行了说明， 但并不限定于此，也可以使平坦安装面20a为相对于与转向柱3的中心 轴正交的面倾斜的面。
进而，在上述各实施方式中，电动马达5、控制单元19、以及连接 器24e、 24f，沿着与转向柱3的中心轴正交的线配置在一条直线上，并 对该情况进行了说明，但并不限定于此，也可以沿着与转向柱3的中心 轴相交的线配置在一条直线上。
进而，此外，在上述各实施方式中，关于控制单元19的电源连接器 24e和信号连接器24f，它们的连接用开口位于右端侧，并对该情况进行 了说明，但并不限定于此，也可以使连接用开口为沿着转向柱3的轴向 的方向，从转向柱3的轴向来安装外部连接器。
并且，在上述各实施方式中，在构成控制单元19的情况下，首先， 用小螺钉将功率模块基板23固定在平坦安装面20a上，然后固定合成树
脂制框架24,用小螺钉将控制基板25固定在该合成树脂制框架24上， 并对该情况进行了说明，但并不限定于此，也可以将功率模块基板23和 控制基板25安装在合成树脂制框架24上，然后再将合成树脂制框架24 固定在平坦安装面20a上，并且，也可以将合成树脂制框架24的一部分 和功率模块基板23紧固在一起。
此外，在上述各实施方式中，对作为电动马达5应用了电刷式马达 的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以应用无电刷马达，在此情 况下，只要将母线5c和5d连接到各相的励磁线圈的供电侧，并且在功 率模块基板23上安装驱动无电刷马达的例如具有场效应晶体管(FET) 的逆变电路以及利用脉冲宽度调制信号驱动逆变电路的场效应晶体管的 栅极的栅极驱动电路即可。
并且，在上述各实施方式中，对将本发明应用到右方向盘车的情况 进行了说明，但并不限定于此，在应用到左方向盘车的情况下，关于减 速齿轮箱4、电动马达5、以及控制单元19的配置，夹着通过转向柱3 的中心轴的垂直面，面对称地即在控制单元19的右侧配置电动马达4， 将控制单元19的电源连接器24e和信号连接器24f配置在左侧即可，而 且也可以将电动马达4配置在车辆外侧，将电源连接器24e和信号连接 器24f配置在车辆内侧。
产业上利用的可能性
将包括基板的控制单元安装在减速齿轮箱上，该基板安装有驱动控 制电动马达的控制电路，在该控制单元上直接电连接上述电动马达的连 接部，并且通过设置在上述控制单元与供电部之间的接地连接线来进行 上述减速齿轮箱和上述控制单元与大地的连接，因此，可以得到这样的 电动助力转向装置能够通过共用的接地线，将减速齿轮箱和控制单元 接地连接到供电部，能够提高减速齿轮箱的电磁环境适应性(EMC)，并 且，可以使部件个数和加工工时减少，能够使装配作业性提高。
权利要求
1. 一种电动助力转向装置，其具有转向柱，其内装有转向轴，转向扭矩被传递至该转向轴；以及电动马达，其通过导电性的减速齿轮箱内的减速机构，将转向助力传递至上述转向轴，其特征在于，在上述减速齿轮箱上安装有控制单元，该控制单元包括安装有控制电路的基板，上述控制电路用于驱动控制上述电动马达，在该控制单元上直接电连接有上述电动马达的连接部，并且，通过设置在上述控制单元与供电部之间的接地连接线，来进行上述减速齿轮箱和上述控制单元的与大地的连接。
2. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于， 上述控制单元至少包括功率模块基板，其安装有驱动控制上述电动马达的伴随有发热的功率模块；和绝缘框架，其包围该功率模块基板，并具有单元侧连接部，其连 接上述电动马达的连接部；和电源连接器，其与上述接地连接线连接， 上述功率模块基板安装在上述减速齿轮箱的控制单元安装面上， 上述接地连接线通过该功率模块基板连接于上述减速齿轮箱。
3. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于， 上述控制单元至少包括基板，其安装有上述控制电路；绝缘框架，其包围该基板，并具有单元侧连接部，其连接上述电 动马达的连接部；和电源连接器，其与上述接地连接线连接；以及导电性盖体，其覆盖上述控制基板、上述功率模块基板、以及上述 绝缘框架，上述接地连接线通过上述导电性盖体连接于上述减速齿轮箱。
4. 如权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于， 上述基板由以下基板构成控制基板，其安装有运算上述电动马达的驱动指令值的指令值运算 部；以及功率模块基板，其安装有功率模块，该功率模块根据来自上述指令 值运算部的驱动指令值来驱动控制上述电动马达，并伴随有发热。
5. 如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于， 上述控制单元至少包括控制基板，其安装有运算上述电动马达的驱动指令值的指令值运算部；功率模块基板，其安装有驱动控制上述电动马达的伴随有发热的功 率模块；以及绝缘框架，其包围上述控制基板和上述功率模块基板，并具有单 元侧连接部，其连接上述电动马达的连接部；和电源连接器，其与上述 接地连接线连接，上述功率模块基板安装在上述减速齿轮箱的控制单元安装面上， 在上述接地连接线与上述减速齿轮箱之间并列地形成有通过上述 功率模块基板连接到上述减速齿轮箱的第1接地连接路径；以及通过上 述导电性盖体连接到上述减速齿轮箱的第2接地连接路径。
6. 如权利要求1至5中的任一项所述的电动助力转向装置，其特征 在于，上述减速齿轮箱由高热传导性材料构成。
7. 如权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于， 上述减速齿轮箱通过对铝、铝合金、镁和镁合金中的任一种进行压铸成形而构成。
8. 如权利要求1至7中的任一项所述的电动助力转向装置，其特征 在于，上述减速齿轮箱至少具有蜗杆收纳部，其收纳与上述电动马达的 输出轴连接的蜗杆；蜗轮收纳部，其收纳与上述转向轴连接的蜗轮；以 及扭矩传感器收纳部，其与上述蜗轮收纳部连接，用于收纳上述扭矩传 感器，并且与转向柱连接，在上述蜗杆收纳部、蜗轮收纳部、以及扭矩传感器收纳部的外周部， 形成有安装上述控制单元的控制单元安装部。
9.如权利要求8所述的电动助力转向装置，其特征在于， 将上述扭矩传感器收纳部的前端作为溃縮时的转向柱的收縮止挡部，安装在上述控制单元安装部上的控制单元的收缩止挡部侧的端面位 置，被设定为比收縮止挡部更靠蜗轮收纳部侧。
全文摘要
本发明提供一种电动助力转向装置，其能够使必须进行接地的各部的接地处理为必要的最小限度，能够提高装配作业性。该电动助力转向装置具有转向柱(3)，其内装有转向轴(2)，转向扭矩被传递至该转向轴(2)；以及电动马达(5)，其通过减速齿轮箱(4)内的减速机构，将转向助力传递至所述转向轴(2)，在上述减速齿轮箱(4)上安装有控制单元(19)，控制单元(19)包括安装有控制电路的基板(23、25)，该控制电路用于驱动控制上述电动马达，在该控制单元(19)上直接电连接有上述电动马达(5)的连接部，并且，通过设置在该控制单元(19)与供电部(30)之间的接地连接线(29)，来进行上述减速齿轮箱(4)和上述控制单元(19)的与大地的连接。
文档编号H02K7/16GK101378944SQ200780004168
公开日2009年3月4日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年8月1日
发明者关根孝明, 兵头直树, 樫本圭司 申请人:日本精工株式会社