驅動單元和包括驅動單元的電動助力轉向裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開內容總體上涉及驅動單元和包括該驅動單元的電動助力轉向裝置。
【背景技術】
[0002]通常，電動機和控制對電動機的驅動的逆變器電路被定位成彼此接近。例如在日本公開特許公報N0.2003-153552(專利文獻1)中已知這樣的配置，在該專利文獻中，容納電路板或基板的殼體被附接在壓縮機的外殼上，其中電路板或基板安裝有逆變器電路。
[0003]專利文獻1公開了如下配置:其中，電力控制器半導體被安裝在第一電路板上，并且集成電路(1C)芯片被安裝在第二電路板上。此外，多個1C芯片成一排地安裝在第二電路板的一個表面上。也就是說，如專利文獻1中所公開的，呈一排布置的相對大尺寸的元件如ASIC、微型計算機等需要電路板上的大安裝表面，并且約束例如驅動單元的直徑使得有必要將呈一排布置的大尺寸部件分成兩個電路板(即，兩個基板)。

【發(fā)明內容】

[0004]本公開內容的一個方面將提供一種將多個電子部件高密度地安裝在電路板的一個表面上的驅動單元，并且還將提供一種使用這樣的驅動單元的電動助力轉向裝置。
[0005]在本公開內容的一個方面中，驅動單元包括旋轉電機、框架構件、基板、驅動元件、1C部件以及電子部件。
[0006]旋轉電機具有:定子，在該定子上纏繞有繞組；轉子，該轉子相對于定子旋轉以可旋轉的方式來設置；以及與轉子一起旋轉的軸。
[0007]框架構件被設置在旋轉電機的一個軸向端上。
[0008]基板被固定在框架構件的相對于旋轉電機的相反側。
[0009]驅動元件包括用于對向繞組供應的電流進行切換的逆變器，并且驅動元件被安裝在基板的面向框架構件的第一表面上以向框架構件散熱。
[0010]1C部件被設置在第一表面上以向框架構件散熱。1C部件包括下述中至少之一:預驅動器，其向驅動元件輸出驅動信號；調節(jié)器，其調節(jié)電源的電壓并且輸出經(jīng)調節(jié)的電壓；以及信號放大器，其用于放大輸入信號。
[0011 ] 電子部件被安裝在與基板的第一表面相反的第二表面上，并且電子部件在第二表面上的位置與1C部件的位置至少部分地重疊。電子部件可以是例如用作控制電路的部件的微型計算機。在本公開內容中，驅動元件和1C部件面向框架構件以能夠散熱的方式進行設置。換句話說，框架構件用作旋轉電機的輪廓，并且還用作散熱器。以這樣的方式，驅動單元的部件的數(shù)目與將散熱器作為單獨部件的情況相比有所減少，并且驅動單元的尺寸特別是沿軸向方向的尺寸減小。
[0012]此外，在本公開內容中，1C部件的熱一一由于許多部件集成在同一地方而引起所述熱會相當大一一朝向框架構件消散，而不是朝向基板側散熱，從而使得基板沒有必要具有散熱裝置如散熱通孔等，并且基于基板的相對于1C部件的相反側可供其他電子部件進行安裝的優(yōu)點，實現(xiàn)了部件的高密度地安裝。此外，基于電子部件的高密度安裝，驅動單元的體積和/或尺寸減小。
[0013]此外，驅動單元被用于電動助力轉向裝置中。電動助力轉向裝置包括驅動單元和傳動裝置，該傳動裝置用于將旋轉電機的輸出扭矩傳送至驅動對象，從而利用輸出扭矩對驅動對象進行驅動來輔助駕駛員對方向盤進行操作。
[0014]本公開內容的驅動單元具有基板，在該基板上的用于對旋轉電機進行驅動控制的各種電子部件被高密度地附接至在旋轉電機的一個軸向端上所安裝的框架構件，從而使得沿軸向方向能夠具有較小尺寸。因此，就在例如發(fā)動機旁邊的小空間內安裝各單元而言，提高了驅動單元的可加工性。
【附圖說明】
[0015]根據(jù)參照附圖所作出的以下詳細描述，本公開內容的目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中:
[0016]圖1是本公開內容的第一實施方式中的電動助力轉向裝置的系統(tǒng)圖；
[0017]圖2是本公開內容的第一實施方式中的驅動單元的電路配置的示意圖；
[0018]圖3是本公開內容的第一實施方式中的驅動單元的截面圖；
[0019]圖4是本公開內容的第一實施方式中的驅動單元的側視圖；
[0020]圖5是驅動單元的沿著圖4中的箭頭V方向的俯視圖；
[0021]圖6是驅動單元的沿著圖4中的箭頭VI方向的仰視圖；
[0022]圖7是本公開內容的第一實施方式中的驅動單元的分解立體圖；
[0023]圖8是本公開內容的第一實施方式中的驅動單元的另一分解立體圖；
[0024]圖9是本公開內容的第一實施方式中的發(fā)動機控制單元(ECU)的側視圖；
[0025]圖10是EOT的沿著圖9中的箭頭X方向的仰視圖；
[0026]圖11是EOT的沿著圖9中的箭頭XI方向的頂視圖；
[0027]圖12是本公開內容的第二實施方式中的驅動單元的截面圖；
[0028]圖13是本公開內容的第二實施方式中的驅動單元的側視圖；
[0029]圖14是圖13中所示的蓋構件的一部分被移除的驅動單元的側視圖；
[0030]圖15是驅動單元的沿著圖14中的箭頭XV方向的側視圖；
[0031]圖16是本公開內容的第二實施方式中的基板的框架構件側的平面圖；以及
[0032]圖17是本公開內容的第二實施方式中的基板的相反側的平面圖。
【具體實施方式】
[0033]在下文中，參照附圖來描述本公開內容中的驅動單元和電動助力轉向裝置。
[0034](第一實施方式)
[0035]在圖1至圖11中示出了本公開內容的第一實施方式中的驅動單元和電動助力轉向裝置。在下文中，在下面描述的所有實施方式中，出于簡潔描述的目的，相同的附圖標記代表相同的部件。
[0036]如圖1所示，將驅動單元1應用于電動助力轉向裝置8，以用于輔助由駕駛員進行的轉向操作。驅動單元1是用作旋轉電機的電動機10與用作用于控制電動機10的控制器的EOT 40的一體組合。
[0037]圖1示出了具有電動助力轉向裝置8的轉向系統(tǒng)100的系統(tǒng)圖。轉向系統(tǒng)100包括方向盤101、柱軸102、小齒輪104、齒條軸105、車輪106以及電動助力轉向裝置8等，這些分別用作系統(tǒng)的部件。
[0038]方向盤101連接至柱軸102，該柱軸102還可以是一種類型的驅動對象。柱軸102具有設置在其上的扭矩傳感器103，該扭矩傳感器103用于檢測在駕駛員操作方向盤101時被輸入至柱軸102的轉向扭矩。在柱軸102的端部處，設置有與齒條軸105嚙合的小齒輪104。在齒條軸105的兩端上，經(jīng)由連接桿等設置有一對車輪106。
[0039]從而，當駕駛員旋轉方向盤101時，連接至方向盤101的柱軸102旋轉。柱軸102的旋轉運動通過小齒輪104而轉變成齒條軸105的平移運動，并且所述一對車輪106轉動與齒條軸105的位移量相應的角度。
[0040]電動助力轉向裝置8設置有減速齒輪9和驅動單元1。電動助力轉向裝置8基于來自扭矩傳感器103的信號和從未示出的控制區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)獲得的車輛速度來從電動機10輸出輔助扭矩，并且經(jīng)由減速齒輪9將扭矩傳送至柱軸102，以用于輔助方向盤101的轉向操作。也就是說，本實施方式的電動助力轉向裝置8被稱為“柱輔助”型，其利用由電動機10生成的扭矩來輔助柱軸102的旋轉。然而，裝置8還可以用作“齒條輔助”型，其輔助對齒條軸105的驅動。換句話說，在本實施方式中用作“驅動對象”的柱軸102可以用其他對象代替，例如用齒條軸105代替。
[0041]接下來，基于圖2來描述電動助力轉向裝置8的電氣配置。在圖2中，為了該圖的可讀性，從中省略了一些控制線等。
[0042]電動機10是三相無刷電動機，并且具有分別纏繞在隨后提到的定子12上的第一繞組13和第二繞組14。
[0043]第一繞組13包括U相線圈131、V相線圈132以及W相線圈133。第二繞組14包括U相線圈141、V相線圈142以及W相線圈143。
[0044]根據(jù)本實施方式，第一繞組13和第二繞組14分別對應于“繞組”。
[0045]EOT 40設置有第一逆變器部50、第二逆變器部60、電力繼電器71和72、反向連接保護繼電器73和74、控制單元80、旋轉角傳感器85、電容器86和87、以及用作線圈構件的扼流線圈89。第一逆變器部50具有以橋接形式組合的六個開關元件(SW單元)51-56，以用于切換對第一繞組13的電力供給。第二逆變器部60具有呈橋接形式的六個SW元件61-66，以用于切換對第二繞組14的電力供給。
[0046]盡管本實施方式的SW兀件51-56、61-66是金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)，但是還可以使用其他元件如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等。在本實施方式中，SW元件51-56、61-66對應于“驅動元件”。
[0047]關于設置在第一逆變器部50的高電位側的SW元件51、52和53，漏極連接至用作電源的電池109的正極，并且源極連接至布置在低電位側的SW元件54、55和56的漏極。
[0048]SW單元54、55和56的源極經(jīng)由電流檢測元件57、58和59連接至電池109的負極。在高電位側的SW元件51、52、53與在低電位側的SW元件54、55、56之間的接合點分別連接至U相線圈131、V相線圈132和W相線圈133。
[0049]關于設置在第二逆變器部60的高電位側的SW元件61、62和63，漏極連接至電池109的正極，并且源極連接至布置在低電位側的SW元件64、65和66的漏極。
[0050]SW元件64、65、66經(jīng)由電流檢測元件67、68和69連接至電池109的負極。在高電位側的SW元件61、62、63與在低電位側的SW元件64、65、66之間的接合點分別連接至U相線圈141、V相線圈142和W相線圈143。
[0051]電流檢測元件57、58和59被設置在分別與第一繞組13的三個相對應的SW元件54-56的低電位側，以用于檢測第一繞組13的三個相中的每個相中的電流。
[0052]電流檢測元件67、68和69被設置在分別與第二繞組14的三個相對應的SW元件64-66的低電位側，以用于檢測第二繞組14的三個相中的每個相中的電流。
[0053]本實施方式的電流檢測元件57-59、67_69被實現(xiàn)為分流電阻器。
[0054]電力繼電器71被設置在電池109與第一逆變器部50之間的位置處，并且傳導或攔截在電池109與第一逆變器部50之間的電流。
[0055]電力繼電器72被設置在電池109與第二逆變器部60之間的位置處，并且傳導或攔截在電池109與第二逆變器部60之間的電流。
[0056]反向連接保護繼電器73被設置在電力繼電器71與第一逆變器部50之間的位置處。反向連接保護繼電器74被設置在電力繼電器72與第二逆變器部60之間的位置處。
[0057]反向連接保護繼電器73和74通過使寄生二極管相對于電力繼電器71、72反向連接來防止(例如在電池109被反向連接的情況下)電流沿相反方向流動以保護ECU 40。
[0058]在本實施方式中，電力繼電器71、72和反向連接保護繼電器73、74均為M0SFET。然而，還可以將其他半導體元件例如IGBT等用作所述繼電器。在本實施方式中，電力繼電器71、72和反向連接保護繼電器73、74對應于“繼電器”。
[0059]控制單元80具有:微型計算機81，其用作電子部件和計算部件；以及ASIC 82，其與作為集成電路部件的其他部件一起用作1C電路。
[0060]微型計算機81基于來自扭矩傳感器103或旋轉角傳感器85等的信號來計算與向第一繞組13和第二繞組14的電力供給相關的指示值。
[0061]ASIC 82包括預驅動器821、信號放大器822、調節(jié)器823等。
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