本實用新型涉及一種用于用來對車輛的轉向系統進行輔助控制的電動助力轉向裝置的電動助力轉向裝置用控制裝置。本實用新型特別是涉及一種電動助力轉向裝置用控制裝置,該電動助力轉向裝置用控制裝置通過用樹脂來制作外殼以便實現外殼的輕量化,并且具有利用樹脂鉚接將電子部件基板和蓋高氣密性地并且堅固地固定在樹脂外殼上的結構。
背景技術:
在現有技術中,為了提高車輛的控制和便利性,電動機及其控制裝置多數被用于車輛。例如,作為一個例子,有用于減輕車輛的轉向力并進行輔助控制的電動助力轉向裝置(EPS),這樣的電動助力轉向裝置以電動機及其控制裝置為主要的構成要素。
電動助力轉向裝置利用電動機的旋轉力向車輛的轉向系統施加轉向輔助力(輔助力),其將電動機的驅動力經由減速機構由諸如齒輪或皮帶之類的傳送機構,向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了準確地產生轉向輔助力的扭矩,現有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓,以便使轉向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值之間的差變小。電動機外加電壓的調整一般通過調整PWM(脈沖寬度調制)控制的占空比(Duty) 來進行。
參照圖1對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。如圖1所示,轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸或方向盤軸)2經過減速機構3 的減速齒輪、萬向節4a和4b、齒輪齒條機構5、轉向橫拉桿6a和6b,再通過輪轂單元7a和7b,與轉向車輪8L和8R連接。另外,在柱軸2上設有用于檢測出轉向盤1的轉向扭矩的扭矩傳感器10和用于檢測出轉向角θ的轉向角傳感器14,對轉向盤1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速機構3的減速齒輪與柱軸2連接。此外,轉向角傳感器14不是必須的,也可以不設置轉向角傳感器14。還有,也可以從與電動機連接的諸如分解器之類的旋轉位置傳感器處獲得轉向角。
另外,用于對電動助力轉向裝置進行控制的控制單元(ECU)30 被構成為以微控制單元(MCU)為基干部件,并且,電池13對控制單元30進行供電,同時,經過點火開關11,點火信號被輸入到控制單元30。還有,收發車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network,控制器局域網絡)50被連接到控制單元30,車速Vel也能夠從CAN50 處獲得。此外,收發CAN50以外的通信、模擬/數字信號、電波等的非CAN51也可以被連接到控制單元30。
控制單元30基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Th和由車速傳感器12檢測出的(或來自CAN50的)車速Vel,進行作為輔助 (轉向輔助)指令的電流指令值的運算,根據通過對電流指令值實施補償等而得到的電壓控制指令值Vref,來控制供給電動機20的電流。
在這樣的控制單元30中,諸如微型計算機、電容器、功率設備之類的電子部件被安裝在基板(301、302)上;控制單元30被容納在如圖2(A)所示的呈框體形狀的電動助力轉向裝置用控制裝置300 內;電動助力轉向裝置用控制裝置300經由圖示底部的固定部310被安裝在電動機20上。電動助力轉向裝置用控制裝置300的本體由在底部敷設了散熱材料的散熱件(331)的呈箱形的外殼330構成,連接器(332)和電動機輸出端子333被連接到外殼330的外側面。還有,安裝了諸如微型計算機之類的電子部件的控制基板(301)和搭載了功率設備并承載大電流流動的功率基板(302)被容納在外殼330 的內部,并且,呈蓋子狀的蓋320被安裝在外殼330的上表面。在蓋320的側面的一部分上設有朝圖示下方延伸并沿著內側彎折的安裝片 321,如圖2(B)所示,通過在外殼330的側面部進行利用安裝片321 的彎曲鉚接,以便將蓋320安裝在外殼330上。
圖3示出了電動助力轉向裝置用控制裝置300的展開圖。如圖3 所示,散熱件331被敷設在呈箱形的外殼330的底部,連接器332和電動機輸出端子333被連接到該外殼330的外側面。還有,電動助力轉向裝置用控制裝置300采用這樣一種結構,即,功率基板302被設置在散熱件331上并通過螺絲被固定,接下來在功率基板302上設置控制基板301并通過螺絲將其固定,最后使蓋320蓋在控制基板301 上并進行鉚接。
對于使這樣的電動助力轉向裝置用控制裝置和電動機一體化的電動助力轉向裝置來說,在將該電動助力轉向裝置安裝在車輛內的情況下,因為被容納在狹窄的空間里面,被要求具有更高的搭載性能。還有,在將電動助力轉向裝置安裝在車輛內的情況下,因為由從安裝場所的外部環境(例如,在被安裝在發動機室的情況下,被配置在附近的發動機等)發出的熱量而造成的影響,控制裝置的氛圍氣溫度會大幅度地發生變動。另外,諸如電流控制用的半導體開關元件、電流檢測用的分流電阻、脈動吸收用的大容量電容器之類的發熱部件被使用在控制裝置中,這些發熱被積蓄起來使得控制裝置內部的最大溫度和溫度變化幅度變得更大。
因此,對于被搭載在車輛上的電動助力轉向裝置用控制裝置來說,怎樣使這些發熱向外部放出成為一個重要的問題。還有,在控制裝置內,在將金屬導體焊接連接到金屬基板和絕緣基板的布線圖案的情況下,大的熱壓力會被施加到焊接連接部分,尤其在絕緣基板上產生焊接裂縫,從而存在由熱壓力和焊接裂縫造成耐久性和耐沖擊性下降的技術問題。
另外,在電動助力轉向裝置中,現有的控制裝置的外殼由鋁壓鑄件等構成,在采用將該控制裝置安裝到電動機的結構的情況下,為了提高散熱性,有使散熱件變得大型化的傾向。但是,另一方面,因為控制裝置被要求實現更進一步的輕量化和小型化,所以需要不使重量增加并可以有效地實現散熱。
在這樣的背景下,作為以減小電動助力轉向裝置用控制裝置的尺寸并提高散熱性為目的的現有技術,例如有日本特開2012-200088號公報(專利文獻1)所公開的裝置。
專利文獻1公開了一種電動機驅動裝置,該電動機驅動裝置由包括功率元件在內的高度比較低的電子部件被搭載在呈平板狀的散熱件上并通過鑄模被成型的第一模塊部、樹脂外殼、諸如電解電容器之類的高度比較高的電子部件被安裝在基板上的第二模塊部和蓋構成。第二模塊部被配置在第一模塊部的鑄模主面的法線方向,由于第一模塊部不包括高度比較高的電子部件,所以可以防止在功率元件等的上部形成沒有被有效地利用的空間。還有,通過上述結構,可以減小電動機驅動裝置的尺寸,并且還可以提高針對功率元件的發熱的散熱特性。
但是,專利文獻1所公開的現有的裝置采用了這樣一種結構,即,將散熱件配置在第一模塊部的下表面,然后將第一模塊部和第二模塊部容納在由上下都沒有平面并由四個平面形成的略呈長方體形狀的框體構成的樹脂外殼的內部,該樹脂外殼位于散熱件與蓋的中間部分,然后再使蓋覆蓋住裝置整體。因此,由于專利文獻1所公開的裝置中的構成要素變多,所以不能充分對應輕量化的要求,并且還存在提高散熱效率的技術問題。
另外,盡管在現有技術中采用由控制基板和功率基板構成的兩塊基板結構,最近,通過將控制基板和功率基板制作成一塊基板結構的電子部件基板,出現了與現有技術中的裝置相比更薄的電動助力轉向裝置。還有,在將控制裝置安裝在電動機中的結構中,為了進一步提高散熱性,盡管散熱件有變得大型化的傾向,但控制裝置被要求實現搭載性和輕量化。
作為對應這樣的要求的現有技術,有日本特開2013-103534號公報(專利文獻2)所公開的電動助力轉向裝置用電子控制單元。如圖 4所示,在專利文獻2所公開的電子控制單元中,控制基板351和功率基板352經由與外部連接用連接器353形成為一體的樹脂制的連接器外殼350被層疊起來,用于連接組裝部件的通過嵌件成型制成的端子組356A~356C被分別安裝在連接器外殼350的第一周緣部和第二周緣部。專利文獻2公開了這樣的電動助力轉向裝置用電子控制單元,在該電動助力轉向裝置用電子控制單元中,因為被安裝在控制基板351上的組裝部件354中的每一個部件都有被選擇性地連接到第一端子組和安裝于第二周緣部的端子組中的位于附近的端子組的布線布局結構,所以可以實現更進一步的小型化,同時還可以既獲得布線設計的自由度,又提高裝置的可靠性。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2012-200088號公報
專利文獻2:日本特開2013-103534號公報
專利文獻3:日本特開2014-22679號公報
技術實現要素:
(一)要解決的技術問題
但是,在如專利文獻2所公開那樣的電動助力轉向裝置用控制裝置中,因為控制基板的端部通過螺絲被固定在連接器外殼,并且,控制基板和功率基板均被夾在蓋與散熱件之間并通過四個螺絲被固定,所以既存在實現輕量化的技術問題,同時還存在因振動等而造成螺絲松動的問題。
還有,在如圖2所示那樣的電動助力轉向裝置用控制裝置中,因為通過利用安裝片來進行的彎曲鉚接將蓋固定在外殼上,所以固定部不穩定,從而導致聲音和振動的發生。
另外,作為基板的鉚接固定,例如日本特開2014-22679號公報 (專利文獻3)公開了一種用于固定柔性印刷基板的熱鉚接技術。但是,因為專利文獻3所公開的熱鉚接技術為這樣一種結構,即,具備嵌合用凸部和嵌合用凹部,同時柔性印刷基板具備具有作為嵌合用凹部的設置于外周的切口部的貫通孔,所以存在結構復雜并且制造成本上升的問題。
因此,本實用新型是鑒于上述情況而完成的,本實用新型的目的在于提供一種高氣密性的電動助力轉向裝置用控制裝置,其通過簡化用于向車輛的轉向系統施加輔助力的電動助力轉向裝置的控制裝置的構成要素來對應輕量化和降低成本的要求,同時抑制聲音和振動的發生,具有良好的可制造性,堅固地進行樹脂鉚接,并用安定的動作提高了散熱性。
(二)技術方案
本實用新型涉及一種電動助力轉向裝置用控制裝置,本實用新型的上述目的可以通過下述這樣實現,即:電子部件基板被容納在呈箱形的樹脂外殼內,同時蓋被安裝在所述樹脂外殼上,并且被構成為具備用于固定輔助控制用電動機的固定部。
還有,本實用新型的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現,即:散熱件被一體性地設置在所述樹脂外殼上,所述電子部件基板與所述散熱件接觸;或,所述電子部件基板和所述蓋通過樹脂鉚接被固定在所述樹脂外殼;或,嵌入用凹槽部被設置在所述樹脂外殼上,通過使所述蓋與所述嵌入用凹槽部卡合以便將所述蓋固定在所述樹脂外殼;或,所述蓋由金屬制成,拉伸結構被設置在所述蓋的內側,所述電子部件基板與所述拉伸結構接觸。
還有,本實用新型涉及一種電動助力轉向裝置用控制裝置,其被構成為蓋被安裝在各種連接器被連接到其外側面并且其內部容納了電子部件基板的樹脂外殼的上部,本實用新型的上述目的可以通過下述這樣實現,即:通過使用從所述樹脂外殼沿著朝上的方向延伸的復數個基板固定用樹脂制凸起和從所述樹脂外殼沿著朝上的方向延伸的復數個蓋固定用樹脂制凸起來進行樹脂鉚接,以便固定所述電子部件基板和所述蓋。
還有,本實用新型的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現,即:在制造所述樹脂外殼的時侯,所述基板固定用樹脂制凸起和所述蓋固定用樹脂制凸起被成型為與所述樹脂外殼連成一體;或,所述蓋由金屬制成,并具有EMC耐受性和EMI特性;或,所述蓋由樹脂制成,通過表面處理被賦予導電性,從而具有EMC耐受性和EMI 特性;或,所述電子部件基板設有用于與所述基板固定用樹脂制凸起進行樹脂鉚接的第一固定孔,并且在所述第一固定孔的周圍設置第一緊固部;所述蓋設有用于與所述蓋固定用樹脂制凸起進行樹脂鉚接的第二固定孔,并且在所述第二固定孔的周圍設置第二緊固部,通過所述電子部件基板的樹脂鉚接,所述基板固定用樹脂制凸起的先端部變形后蓋在所述第一緊固部上以便被固定;通過所述蓋的樹脂鉚接,所述蓋固定用樹脂制凸起的先端部變形后蓋在所述第二緊固部上以便被固定;或,所述基板固定用樹脂制凸起和所述蓋固定用樹脂制凸起的各個剖面均呈圓形,并且,所述第一固定孔和所述第二固定孔均呈圓形;或,所述基板固定用樹脂制凸起和所述蓋固定用樹脂制凸起的各個剖面均呈四角形,并且,所述第一固定孔和所述第二固定孔均呈四角形;或,所述第一緊固部被呈放射狀地設置在所述第一固定孔的周圍,所述第二緊固部被呈放射狀地設置在所述第二固定孔的周圍;或,沿著所述第一固定孔的形狀設置所述第一突起部,沿著所述第二固定孔的形狀設置所述第二突起部;或,所述第一緊固部為呈凸狀的突起物,所述第二緊固部為呈凸狀的突起物;或,所述第一緊固部為呈凹狀的孔部,所述第二緊固部為呈凹狀的孔部;或,通過將所述蓋的卡合部嵌入到被設置在所述樹脂外殼的周緣部的嵌入用凹槽部以便提高氣密性;或,所述嵌入用凹槽部被形成為沿著所述樹脂外殼的周緣部的全周,所述蓋的卡合部被嵌入到所述嵌入用凹槽部的全周以便所述蓋被固定;或,所述蓋由通過增加所述樹脂外殼的沿著朝上的方向的厚度而消除了所述蓋的深拉伸加工的呈平板狀的蓋構成;或,所述樹脂外殼的金屬部經由第一TIM與所述電子部件基板或電子部件接觸,從而提高了所述電子部件基板的散熱性;或,所述蓋由金屬制成,所述蓋具備對內部進行拉伸加工后形成的拉伸結構,并且,所述拉伸結構的先端面經由第二TIM與所述電子部件基板或所述電子部件接觸;或,所述金屬制蓋具備對內部進行拉伸加工后形成的拉伸結構,所述拉伸結構的先端部經由第一TIM與所述電子部件基板或電子部件接觸,并且,所述樹脂外殼的金屬部經由第二TIM與所述電子部件基板或所述電子部件接觸,從而提高了所述電子部件基板的散熱性。
(三)有益效果
在本實用新型中,因為用樹脂來制作在現有技術中由鋁壓鑄件構成的外殼部分的連接器周圍的全周(側面的全周),同時,安裝于車體等的底面部由鋁壓鑄件構成,并且,用諸如SECC(一種電鍍鋅鋼板)之類的金屬或樹脂來制作蓋,所以實現了整體的輕量化。還有,因為通過樹脂鉚接來進行電子部件基板的固定和蓋的固定,所以可以削減螺絲部件的數量并降低成本,同時還實現了輕量化。
另外,在現有技術中,因為蓋的固定是通過利用安裝片來進行的彎曲鉚接來進行的,所以固定部不穩定,從而導致聲音和振動的發生。但是,在本實用新型中,因為通過樹脂鉚接來進行蓋的固定,所以蓋的固定很穩定,并且,由于固定點位于頂面,所以還可以抑制聲音和振動。還有,因為作為樹脂鉚接的手法,在固定孔的周圍呈放射狀地設置凹部或凸部的緊固部,或者,沿著固定孔的形狀設置凹部或凸部的緊固部,然后用樹脂進行鉚接以便蓋在緊固部上,所以可以堅固地固定蓋和基板,并且還可以防止松動。
還有,因為被成型為與樹脂外殼連成一體的樹脂制凸起可以用于定位,所以沒有必要在樹脂外殼的其他地方設置定位用部件,從而可以簡化形狀(結構),同時還可以實現控制裝置的輕量化并降低成本。
還有,在本實用新型中,因為樹脂外殼的周緣部設有嵌入用凹槽部,并且,將蓋的卡合部嵌入到嵌入用凹槽部以便使其安裝到嵌入用凹槽部,所以可以提高氣密性和密接性。在本實用新型中,因為使樹脂外殼的金屬部(由諸如ADC12鋁合金壓鑄件之類的鋁壓鑄件構成的散熱件)經由TIM(Thermal Interface Material,散熱材料,也稱為導熱界面材料)與電子部件(基板)接觸,所以可以提高電子部件的散熱性。在用諸如SECC之類的金屬來制作蓋的情況下,因為加上上述TIM,或者,單獨地,通過對蓋的內部進行拉伸加工以便設置拉伸結構,并且,使拉伸結構的先端面(表面)經由別的TIM與電子部件基板上的散熱部件接觸,所以可以更進一步提高電子部件基板的散熱性。
因為可以通過樹脂鉚接來固定所有其他的固定部件(基板、蓋、端子臺),所以具有可以用相同的設備來進行制造的優點。
附圖說明
圖1是表示電動助力轉向裝置的一般結構的圖。
圖2是表示電動助力轉向裝置用控制裝置的一般的結構示例的外觀立體圖以及其一部分的細節圖,其中(A)是表示電動助力轉向裝置用控制裝置的一般的結構示例的外觀立體圖,(B)是表示電動助力轉向裝置用控制裝置的一般的結構示例的一部分的細節圖。
圖3是如圖2所示的電動助力轉向裝置用控制裝置的展開圖。
圖4是表示現有的電動助力轉向裝置用控制裝置的一個示例的外殼結構圖。
圖5是表示本實用新型的結構示例的外觀圖。
圖6是表示本實用新型的結構示例的展開圖,其中(A)是表示本實用新型的結構示例的蓋的圖,(B)是表示本實用新型的結構示例的電子部件基板的圖,(C)是表示本實用新型的結構示例的樹脂外殼的圖。
圖7是表示本實用新型的組裝示例的一部分的立體展開圖,其中 (A)是表示本實用新型的組裝示例的蓋的圖,(B)是表示對電子部件基板進行了樹脂鉚接的狀態的圖。
圖8是表示金屬部(散熱件)和樹脂外殼的結構示例的立體圖,其中(A)是表示金屬部(散熱件)的結構示例的立體圖,(B)是表示樹脂外殼的結構示例的立體圖。
圖9是從裝置本體的下方(底部)看的立體圖。
圖10是表示本實用新型的樹脂外殼的一個示例的俯視圖。
圖11是表示樹脂外殼的嵌入用凹槽部和蓋的卡合示例的立體結構圖,其中(A)是表示樹脂外殼的嵌入用凹槽部和蓋的卡合前的立體結構圖,(B)是表示樹脂外殼的嵌入用凹槽部和蓋的卡合后的立體結構圖。
圖12是表示將呈箱形的蓋安裝到樹脂外殼的樣子的立體圖,其中(A)是表示將呈箱形的蓋安裝到樹脂外殼前的樣子的立體圖,(B) 是表示將呈箱形的蓋安裝到樹脂外殼后的樣子的立體圖。
圖13是表示將呈平板狀的蓋安裝到樹脂外殼的樣子的立體圖,其中(A)是表示將呈平板狀的蓋安裝到樹脂外殼前的樣子的立體圖, (B)是表示將呈平板狀的蓋安裝到樹脂外殼后的樣子的立體圖。
圖14是表示本實用新型的散熱方式的一個示例的剖視結構圖。
圖15是表示本實用新型的散熱方式的另一個示例的剖視結構圖。
圖16是表示本實用新型的散熱方式的其他示例的剖視結構圖。
圖17是表示用于控制基板和功率基板的散熱結構示例的剖視結構圖。
圖18是表示進行樹脂鉚接前的結構示例的剖視圖和俯視圖,其中(A)是表示進行樹脂鉚接前的結構示例的剖視圖,(B)是表示進行樹脂鉚接前的結構示例的俯視圖。
圖19是表示進行樹脂鉚接后的結構示例的剖視圖和俯視圖,其中(A)是表示進行樹脂鉚接后的結構示例的剖視圖,(B)是表示進行樹脂鉚接后的結構示例的俯視圖。
圖20是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖,其中 (A)是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖,(B)是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖,(C)是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖。
圖21是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖,其中 (A)是表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖,(B)表示樹脂鉚接部(緊固部)的其他示例的俯視圖。
圖22是表示凹狀緊固部的結構示例的剖視圖,其中(A)是表示凹狀緊固部的一個結構示例的剖視圖,(B)是表示凹狀緊固部的另一個結構示例的剖視圖。
具體實施方式
在本實用新型的電動助力轉向裝置用控制裝置中,將現有技術中的功率基板和控制基板制作成一塊電子部件基板(即,一塊基板結構的電子部件基板),并用樹脂來制作作為控制裝置的本體的呈箱形的外殼,還有,安裝于車體等的底面部由鋁壓鑄件構成,然后,將它們結合起來。從樹脂外殼沿著朝上的方向延伸的復數個基板固定用樹脂制凸起被一體地懸吊設置在樹脂外殼的內表面一側,并且,從樹脂外殼沿著朝上的方向延伸的復數個蓋固定用樹脂制凸起被懸吊設置在與基板固定用樹脂制凸起的設置位置不同的位置。基板固定用樹脂制凸起與電子部件基板的固定孔卡合并對其進行樹脂鉚接,蓋固定用樹脂制凸起與蓋的固定孔卡合并對其進行樹脂鉚接,電子部件基板和蓋被堅固地固定在樹脂外殼上。
因為在本實用新型中,尤其是用簡易的結構來堅固地進行樹脂鉚接的,所以在蓋和電子部件基板的各個固定孔的周圍呈放射狀地設置凹部形狀或凸部形狀的緊固部,或者,沿著各個固定孔的形狀設置凹部形狀或凸部形狀的緊固部,然后用樹脂進行鉚接以便蓋在緊固部上。因此,可以將蓋和基板堅固地固定在樹脂外殼上,從而固定變得很穩定,并且還不會發生松動。
在本實用新型中,用樹脂來制作在現有技術中由鋁壓鑄件構成的外殼的連接器周圍的全周(側面的全周),同時,只有外殼的底面部由鋁壓鑄件構成,并且,用諸如SECC之類的金屬或樹脂來制作蓋。另外,因為將控制基板和功率基板制作成一塊電子部件基板,所以實現了整體的輕量化,還有,因為通過樹脂鉚接來進行電子部件基板的固定和蓋的固定,所以可以削減螺絲部件的數量并降低成本。
尤其在現有技術中基板和蓋的固定是通過螺絲來進行的,但是由于在本實用新型中基板和蓋的固定是通過樹脂鉚接來進行的,所以可以削減部件的數量并降低成本,同時,因為鉚接用的樹脂制凸起可以用于定位,所以不需要基于其他手段的定位用部件,從而可以簡化形狀或結構。還有,因為在現有技術中蓋的固定是通過彎曲鉚接來進行的,所以固定部不穩定,從而導致聲音和振動的發生,但是在本實用新型中,因為通過樹脂鉚接來進行蓋的固定,所以固定部很穩定,并且,由于固定部位于頂面,所以還可以抑制聲音和振動。因為可以通過樹脂鉚接來固定所有其他的固定部件,所以可以用相同的設備來進行制造,并且還可以降低成本。
另外,在本實用新型中,為了提高電子部件基板的散熱性,在蓋由樹脂或金屬制成的情況下,使樹脂外殼的金屬部(由諸如ADC12 鋁合金壓鑄件之類的鋁壓鑄件構成的散熱件)經由TIM(散熱材料) 與電子部件基板(或電子部件)接觸。還有,在蓋由金屬制成的情況下,通過對蓋的內部進行拉伸加工以便形成拉伸結構,使拉伸結構的先端部經由TIM與電子部件基板(或電子部件)接觸,或者,加上前面的動作,還使樹脂外殼的金屬部(散熱件)經由TIM與電子部件基板(或電子部件)接觸,這樣就可以提高散熱性。
下面,參照附圖對本實用新型的實施方式進行說明。
圖5示出了本實用新型的電動助力轉向裝置用控制裝置200的外觀示例。如圖5所示,裝置本體由用樹脂來制成的連接器周圍的全周 (側面的全周)的樹脂外殼210構成,呈蓋子狀的蓋220被安裝在上表面以便將內部密封起來。鋁壓鑄件的固定部230被設置在樹脂外殼 210的底面,還有,各種連接器(在圖5中為電動機輸出端子)被設置在樹脂外殼210的外側面。
圖6是其展開圖,如圖6(C)所示,由導熱性金屬構成的散熱件213被設置在呈箱形的樹脂外殼210的底面部,并且,從樹脂外殼 210沿著朝上的方向延伸的四個呈圓柱形的基板固定用樹脂制凸起 211A~211D和從樹脂外殼210沿著朝上的方向延伸的四個呈圓柱形的蓋固定用樹脂制凸起212A~212D以一體性結構的方式被懸吊設置在樹脂外殼210的內表面一側。蓋固定用樹脂制凸起212A~212D 的高度均比基板固定用樹脂制凸起211A~211D的高度高。還有,如圖6(B)所示,電子部件基板201為一塊基板,諸如微型計算機、電容器、功率設備之類的電子部件被安裝在電子部件基板201上(在圖中被省略)。電子部件基板201設有用于與基板固定用樹脂制凸起 211A~211D卡合并進行樹脂鉚接的呈圓形的固定孔201A~201D,同時還設有用于使蓋固定用樹脂制凸起212A~212D貫穿通過的貫通孔202A~202D。另外,如圖6(A)所示,由諸如SECC、SPCC (冷軋鋼板)、鋁之類的金屬或樹脂制成的蓋220設有用于與蓋固定用樹脂制凸起212A~212D卡合并進行樹脂鉚接的固定孔220A~ 220D。還有,蓋220設有沿著蓋220的周緣部被懸吊設置在蓋220 的周緣部的呈墻壁形狀的卡合部220-1,通過使卡合部220-1與樹脂外殼210的周緣部的上端面接觸以便提高氣密性。
當制造電動助力轉向裝置用控制裝置200的時候,首先,將電子部件基板201(通過樹脂鉚接)固定在樹脂外殼210上,然后,使蓋 220蓋在樹脂外殼210上并固定(進行樹脂鉚接)。
在將電子部件基板201固定在樹脂外殼210上的時候,使被設置在電子部件基板201上的固定孔201A~201D以及貫通孔202A~ 202D與基板固定用樹脂制凸起211A~211D以及蓋固定用樹脂制凸起212A~212D卡合,對基板固定用樹脂制凸起211A~211D和固定孔201A~201D進行樹脂鉚接以便固定電子部件基板201。圖7(B) 示出了對電子部件基板201進行了樹脂鉚接的狀態。
在此狀態,蓋固定用樹脂制凸起212A~212D從電子部件基板 201的上表面凸出,當安裝蓋220的時候,定位蓋固定用樹脂制凸起 212A~212D的先端部和固定孔201A~201D后使彼此互相卡合,在頂面的四個地方進行樹脂鉚接以便固定蓋220。圖5的立體圖示出了通過蓋220的固定而完成的狀態。本實用新型的電動助力轉向裝置用控制裝置200經由固定部230被安裝在電動機上。
還有,本實用新型的電動助力轉向裝置用控制裝置200也可以被成型為與一般的控制裝置所需要的用于進行與外部設備的輸入輸出等的連接器、端子和類似部件連成一體。在制造時,當將散熱件213 成型為與樹脂外殼210連成一體的時候,同時也可以將連接器、端子和類似部件成型為與樹脂外殼210連成一體。因此,當通過一體成型的方式將連接器和端子設置在樹脂外殼210上的時候,可以實現電動助力轉向裝置用控制裝置200整體的更進一步的輕量化,并且具有能夠削減電動助力轉向裝置用控制裝置的生產過程中的擰緊螺絲工序的優點。
接下來,對散熱件213進行說明。
圖8(A)示出了其中一個表面(外殼的內表面一側)為平面并且復數個散熱用翅片213E被設置在另一個表面(外殼的外表面一側) 的一部分上的散熱件213的結構示例,用于將散熱件213固定在樹脂外殼210上的安裝孔213A~213D被設置在散熱件213的四個角落。圖8(B)是用來容納散熱件213的呈箱形的樹脂外殼210的立體圖,在圖8(B)中,省略了基板固定用樹脂制凸起211A~211D和蓋固定用樹脂制凸起212A~212D的表示。圖9是從將散熱件213設置在樹脂外殼210上的裝置本體的下方(底部)看的立體圖。如圖9所示,散熱件213的散熱用翅片213E在呈箱形的樹脂外殼210的底部露出,并且,鋁壓鑄件的固定部230被連接到呈箱形的樹脂外殼210的底部。
另外,也可以通過擠壓(擠壓諸如鋁之類的材料)成型的方式來形成散熱件213。在這種情況下,不需要安裝孔213A~213D。
在現有技術中,控制裝置的散熱件是通過使復數個散熱用翅片或類似部件預先成型在控制裝置本體的一部分上來形成的,或者是通過將散熱用翅片或類似部件另外安裝在控制裝置本體的一部分上(底面部等)的方式來構成的。因此,如果是通過在控制裝置本體的一部分上預先形成散熱用翅片來形成控制裝置的散熱件的話,則需要用與控制裝置本體相同的材料來形成散熱用翅片,還有,如果是控制裝置的散熱件采用在控制裝置本體的一部分上(底面部等)另外安裝散熱用翅片的結構的話,則需要用于進行安裝的作業工序,并且還會成為阻礙裝置的小型化的主要原因。
相對于此,本實用新型的散熱件213具有材料選擇的自由度,本實用新型的散熱件213可以選擇諸如鋁合金(例如,A6000系列等) 之類的材料來取代在現有的控制裝置中使用的鋁壓鑄件(例如,用ADC12鋁合金壓鑄而成的壓鑄件)。還有,在將用來制造散熱件213 的材料從鋁壓鑄件(例如,用ADC12鋁合金壓鑄而成的壓鑄件)變更到鋁合金(例如,A6000系列等的鋁合金)的情況下,因為與壓鑄用ADC12鋁合金相比,諸如A6000系列之類的鋁合金具有兩倍或更多倍的熱傳導率,所以可以提高散熱特性。
還有,本實用新型的散熱件213并不限于上述形態,根據樹脂外殼210的形態和設置場所,與樹脂外殼210一起考慮散熱性和輕量化的要求了之后,可以任意進行選擇。
如圖6(C)、圖8(B)和圖9所示,本實用新型的控制裝置200 中的由樹脂材料構成的呈箱形的樹脂外殼210通過安裝散熱件213并將其作為底部,為了提高散熱性和實現輕量化,被功能性地形成為與安裝散熱件213連成一體。另外,盡管可以根據散熱件213的形狀和安裝控制裝置的場所來選擇由樹脂材料構成的樹脂外殼210的形態,但是在本實施方式中,樹脂外殼210基本上為這樣一種結構,即,呈箱形,即使在除去了蓋部分的情況下,也具有呈箱形的四個側面和一個底面。因此,因為可以用樹脂材料一體性地構成五個面,所以能夠減少控制裝置的外殼所需要的材料的量,從而與現有的控制裝置相比,本實用新型的控制裝置可以進一步降低成本。
還有,散熱件213被構成為被一體性地安裝在被形成為箱形的樹脂外殼210的底面部分的一部分上。這是以將樹脂外殼210和散熱件 213功能性地連成一體為目的的,通過這樣的結構,樹脂外殼210和散熱件213被一體性地構成在底面部分,從而可以同時實現重量的減輕和熱傳達效率的提高。此外,不僅底面部分為上述連成一體的地方,而且樹脂外殼210的側面、從底部到側面的區域也可以為上述連成一體的地方。另外,根據樹脂外殼210和散熱件213的比率以及結構,一體成型的方式也可以選擇嵌件成型(insert molding)、外插成型 (outsert molding)等方式。因此,當實施本實用新型的時候,既可以采用先形成散熱件213,然后在其周圍形成樹脂外殼210的方法,也可以采用先單獨形成散熱件213和樹脂外殼210,然后使這些構成要素被一體性地形成的方法。
還有,在本實用新型中,為了提高電動助力轉向裝置用控制裝置 200的氣密性,如圖10所示,樹脂外殼210的周緣的上表面部沿著全周設有呈凹狀的嵌入用凹槽部210A。圖11(A)示出了嵌入用凹槽部210A的細節,如圖11(A)所示,沿著樹脂外殼210的周緣部件的大致中央設有具有所規定的深度的嵌入用凹槽部210A。還有,如圖11(B)所示,沿著蓋220的周緣部被懸吊設置的卡合部220-1 被嵌入到嵌入用凹槽部210A中以便使彼此互相卡合。因為樹脂外殼 210是由樹脂制成的,所以也能夠容易地形成嵌入用凹槽部210A。如圖11(B)、圖12(A)和圖12(B)所示,通過將蓋220的卡合部220-1插入并嵌入到嵌入用凹槽部210A中以便固定蓋220。通過這樣,不但可以提高氣密性和密接性,同時還具有振動抑制效果。另外,在圖12(A)中,省略了電子部件基板201的表示。
還有,通過增加樹脂外殼210的沿著朝上的方向的厚度(在朝上的方向上的厚度),可以消除蓋的深拉伸形狀,從而能夠獲得如圖13(A)所示那樣的呈平板狀的平坦的蓋221。在這種情況下,同樣,通過在蓋221的周緣部設置用來與嵌入用凹槽部210A卡合的卡合部,就可以將蓋221高氣密性地安裝在樹脂外殼210上。在這種情況下,因為蓋221為平坦的結構,所以能夠進一步削減制造成本。
盡管蓋220和蓋221既可以由樹脂制成,也可以由金屬制成,但是在本實用新型中,可以按照安裝控制裝置200的場所等來選擇包括樹脂外殼210在內的樹脂材料。作為樹脂材料,優選地,基本上具有耐沖擊性并具有良好的熱傳導特性,更優選地,還具有良好的電磁屏蔽性。另外,作為具有良好的熱傳導性的材料,可以使用具有良好的散熱性的諸如聚碳酸酯樹脂、工程塑料等材料,當選擇了這樣的具有良好的熱傳導性的材料的時候,可以更進一步提高散熱性。還有,作為樹脂材料更優選地還具有良好的電磁屏蔽性是為了要減少來自控制裝置200的內外的電磁波等的影響,從而可以選擇并使用在具有良好的熱傳導性的材料中摻入諸如鐵素體之類的磁性粉、碳纖維的材料。為了使樹脂的表面的導電性變得良好,通過進行諸如蒸鍍、導電涂鍍、電鍍之類的表面處理,以便使其具有EMC(Electromagnetic Compatibility:電磁兼容性)耐受性和EMI(Electro-Magnetic Interference:電磁干擾)特性,并且作為噪聲對策,效果也很大。
還有,即使在用諸如SECC、SPCC之類的金屬來制作蓋220或蓋221的情況下,也可以實現具有EMC耐受性和EMI特性的電動助力轉向裝置用控制裝置。
另外,在上述實施方式中,盡管懸吊設置了四個基板固定用樹脂制凸起211A~211D和四個蓋固定用樹脂制凸起212A~212D,但是在本實用新型中,可以適當地懸吊設置任意個數的基板固定用樹脂制凸起和任意個數的蓋固定用樹脂制凸起,并且它們的形狀也不限于圓柱形,也可以為四角柱形。還有,懸吊設置的位置也不限于如圖6所示的位置,可以懸吊設置在任意的位置。
盡管蓋220和蓋221既可以由樹脂制成,也可以由金屬制成,但無論在哪一種情況下,電子部件的散熱例如都通過如圖14所示的結構來進行(第一種散熱方式)。也就是說,樹脂外殼210的內部底面設有諸如鋁之類的金屬部(散熱件)215,并且,使金屬部(散熱件) 215經由被層狀地設置在金屬部215的上表面(圖示)的TIM(散熱材料)260與電子部件基板201或電子部件接觸。通過這種結構,電子部件的發熱經由TIM260和金屬部215被高效率地散熱。
在采用由諸如SPCC、SECC、鋁之類的金屬構成的金屬制蓋的情況下,盡管在現有技術中,如圖14所示,在金屬制蓋與基板搭載電子部件之間設有間隙,但在本實用新型的第二種散熱方式中,如圖15所示,通過在金屬制蓋220的內側進行拉伸加工以便具備拉伸結構223,使拉伸結構223的先端部(圖示的下方一側)經由TIM261 與電子部件基板201或電子部件接觸。通過這樣,電子部件基板201 的發熱經由由TIM261和拉伸結構223構成的第一散熱路徑和由 TIM260和金屬部215構成的第二散熱路徑被散熱,從而可以更進一步期待散熱效果。
在采用金屬制蓋220的情況下,只有第一散熱路徑,如圖16所示,就能夠成為沒有金屬部215的簡易的結構(第三種散熱方式)。還有,圖17示出了在采用樹脂外殼210并且為控制基板和功率基板的兩塊基板的情況下的結構示例。如圖17所示,蓋220既可以由樹脂制成,也可以由金屬制成,通過樹脂鉚接來固定蓋220。
另外,也可以通過插入具有良好的熱傳導率的材料來代替位于金屬蓋的內側的拉伸結構223。還有,盡管各個部件的高度因焊接的浮起等現象而導致上下方向的部件高度的尺寸有偏差(偏離設計值),因而會擔心金屬制蓋與發熱電子部件之間的密接性的惡化,但可以通過對TIM260或TIM261的厚度下功夫來消除這種擔心。
另外,因為在本實用新型中是用簡易的結構來堅固地進行樹脂鉚接的,所以如以下那樣進行蓋220和電子部件基板201的樹脂鉚接。盡管呈平板狀的蓋221也以同樣的方式進行樹脂鉚接,在這里只對呈箱形的蓋220進行說明。還有,因為蓋220和電子部件基板201的樹脂鉚接是以同樣的方式進行的,所以下面盡管對蓋220的樹脂鉚接進行說明,但電子部件基板201也以同樣的方式進行樹脂鉚接。
如圖18(A)和圖18(B)所示,在蓋220的固定孔220A的周圍沿著固定孔220A的形狀設置作為緊固部的呈凸狀同時也呈長條形狀的突起物226,對與固定孔220A卡合的蓋固定用樹脂制凸起212A 的先端部進行樹脂鉚接。通過此樹脂鉚接,如圖19(A)和圖19(B) 所示,因為蓋固定用樹脂制凸起212A的樹脂覆蓋住突起物226的整體或一部分,所以可以實現堅固的固定。此外,圖18(A)和圖19 (A)均為鉚接部的剖視圖,圖18(B)和圖19(B)均為鉚接部的俯視圖。
圖20通過俯視圖示出了作為緊固部的突起物226的其他示例。在圖20(A)中,在固定孔220A的周圍呈放射狀地設置呈長條形狀的突起物226A,或者,沿著固定孔220A的形狀設置呈長條形狀的突起物226A;在圖20(B)中,在固定孔220A的周圍呈放射狀地設置呈圓弧形的突起物226B,或者,沿著固定孔220A的形狀設置呈圓弧形的突起物226B。還有,在圖20(C)中,在固定孔220A的周圍呈放射狀地設置呈四方形狀的突起物226C,或者,沿著固定孔220A 的形狀設置呈四方形狀的突起物226C。此外,可以適當地選定突起物226、226A、226B以及226C的個數、尺寸和高度等。
在上述實施方式中,盡管基板固定用樹脂制凸起211A~211D和蓋固定用樹脂制凸起212A~212D的剖面形狀均呈圓形,但在本實用新型中,它們的剖面形狀也可以均呈矩形的四角形。在這種情況下,如圖21(A)和圖21(B)所示,固定孔220A-1為相似形的矩形,在其周圍沿著固定孔220A-1的形狀設置復數個突起物226-1、226-2。
還有,在上述實施方式中,盡管緊固部呈凸狀的形狀,但在本實用新型中,如圖22(A)和圖22(B)所示,緊固部也可以為呈凹狀的孔部227-1、227-2。在這種情況下,通過樹脂鉚接使樹脂流入到孔部227-1、227-2中,從而可以實現堅固的固定,同時還能夠防止松動。
用銅(Cu)圖案來形成被設置在電子部件基板201上的凹凸的緊固部;在蓋為金屬蓋的情況下,通過沖壓成型來形成凹凸的緊固部;在蓋為樹脂蓋的情況下,在成型時形成凹凸的緊固部。
此外,本實用新型并不限于上述實施方式所例示的結構,可以在不脫離本實用新型主旨的范圍內進行各種變形和變更。
附圖標記說明
1 轉向盤(方向盤)
2 柱軸(轉向軸或方向盤軸)
3 減速機構
10 扭矩傳感器
12 車速傳感器
13 電池
14 轉向角傳感器
20 電動機
30 控制單元(ECU)
200、300 電動助力轉向裝置用控制裝置
201 電子部件基板
210 樹脂外殼
210A 嵌入用凹槽部(用于嵌入的凹槽部)
211A~211D 基板固定用樹脂制凸起
212A~212D 蓋固定用樹脂制凸起
213、313 散熱件
215 金屬部(散熱件)
220、320 蓋
223 拉伸結構
230、310 固定部
260、261 TIM
301、351 控制基板
302、352 功率基板
330 外殼
350 連接器外殼