專利名稱：汽車的電動轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車的電動轉(zhuǎn)向裝置。更具體地，本發(fā)明涉及具有電子控制裝置的汽車電動轉(zhuǎn)向裝置，所述電子控制裝置包括PCB、垂直于PCB的金屬基片、其本體結(jié)合到金屬基片的發(fā)熱裝置、以及改進輻射功能的輻射板，所述輻射板的上表面上具有結(jié)合單元并且金屬基片結(jié)合到所述結(jié)合單元。
背景技術(shù)：
如現(xiàn)有技術(shù)中所公知，汽車的動力轉(zhuǎn)向裝置包括利用液壓泵液壓力的液力轉(zhuǎn)向裝置，以及利用電動機的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中液力轉(zhuǎn)向裝置自從最初引入以來一直使用，而電動轉(zhuǎn)向裝置是從1990年代以來逐漸普遍化。
在現(xiàn)有的液力轉(zhuǎn)向裝置中，液壓泵(其作為供應(yīng)轉(zhuǎn)向動力的動力源)由發(fā)動機來驅(qū)動，這樣就導(dǎo)致液壓泵持續(xù)地消耗能量，而不管是否旋轉(zhuǎn)了方向盤。在電動轉(zhuǎn)向裝置中，當(dāng)通過方向盤的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向扭矩時，電機供應(yīng)與所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩成比例的轉(zhuǎn)向動力。因此，就能量效率來說，電動轉(zhuǎn)向裝置比液力轉(zhuǎn)向裝置更有利。
圖1示出了一種常規(guī)電動轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，一種常規(guī)的汽車的電動轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100和將轉(zhuǎn)向動力供應(yīng)到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100的轉(zhuǎn)向動力機構(gòu)120，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100包括從方向盤101至兩個車輪108的元件。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100包括轉(zhuǎn)向軸102，該轉(zhuǎn)向軸102具有連接到方向盤101以使得轉(zhuǎn)向軸102與方向盤101一起旋轉(zhuǎn)的上端和通過一對萬向接頭103連接到小齒輪軸104的下端。小齒輪軸104通過齒條-小齒輪機構(gòu)105連接到齒桿109。齒桿109的兩端通過系桿106和關(guān)節(jié)臂107連接到汽車的車輪108。
齒條-小齒輪機構(gòu)105包括形成于小齒輪軸104下端上的小齒輪111以及形成于齒桿109外周面的一側(cè)上以便與小齒輪111相嚙合的齒條112。齒條-小齒輪機構(gòu)105將小齒輪軸104的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X桿109的線性運動。具體地，當(dāng)駕駛員操縱方向盤101時，小齒輪軸104相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。小齒輪軸104的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致齒桿109在軸向上線性地運動。齒桿109的線性運動通過系桿106和關(guān)節(jié)臂107被傳遞到車輪108并且從而操縱車輪108。
轉(zhuǎn)向動力機構(gòu)120包括扭矩傳感器121、速度傳感器122、ECU(電子控制單元)123、以及電機130，所述扭矩傳感器121探測駕駛員施加給方向盤101的轉(zhuǎn)向扭矩并輸出與所探測轉(zhuǎn)向扭矩成比例的電信號，所述速度傳感器122探測汽車的速度并輸出電信號，所述ECU 123基于來自扭矩傳感器121和速度傳感器122的電信號來產(chǎn)生控制信號，所述電機130基于來自ECU 123的控制信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力。
電動轉(zhuǎn)向裝置如下這樣操作在旋轉(zhuǎn)方向盤101時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向扭矩并通過齒條-小齒輪機構(gòu)105傳遞到齒桿109。另外，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩使電機130產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力，這個轉(zhuǎn)向動力被傳遞到齒桿109。這樣，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)100所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩就與電機130所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向動力相結(jié)合，因此齒桿109在軸方向上移動。
圖2是概括地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子控制裝置的分解透視圖。
如圖2所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子控制裝置包括PCB 201、金屬基片211、以及輻射板221。
PCB 201上安裝有各種部件，包括電容器203，用于吸收包括在供應(yīng)到電機的電流內(nèi)的波動電流；旁路電阻205，用于探測供應(yīng)到電機的電流；FET(場效應(yīng)晶體管)207，用于基于轉(zhuǎn)向動力的大小和方向來開關(guān)供應(yīng)到電機的電流；線圈209，用于去除電磁噪聲；以及微處理器210，用于基于轉(zhuǎn)向扭矩和汽車的速度來計算轉(zhuǎn)向動力。
金屬基片211與PCB 201間隔預(yù)定的距離，并且FET 207的本體208結(jié)合到金屬基片211的上表面。
輻射板221定位在金屬基片211的底面上并且由螺栓213結(jié)合到PCB 201和金屬基片211，以便輻射從FET 207的本體208產(chǎn)生的熱量并通過金屬基片211傳遞到空氣中。
然而，如上構(gòu)造的這種常規(guī)電子控制裝置存在著問題在有驅(qū)動電機所需的電流流動時，其不能有效地輻射從FET 207的本體208產(chǎn)生的大量熱量，因為金屬基片211和輻射板221彼此疊置。
任何試圖增加輻射板221厚度從而改進熱輻射的努力受限于空間的限制。
在使用更大數(shù)目的FET 207時，它們的裝配過程更加復(fù)雜，因為要使用螺栓213來將各個FET 207的本體208結(jié)合到金屬基片211。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明正是開發(fā)用來解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種電子控制裝置，這種電子控制裝置具金屬基片和輻射板，它們的堆疊方式使得能有效地輻射熱。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電子控制裝置，這種電子控制裝置具有處于輻射板上的分離結(jié)合單元以使得結(jié)合單元能具有較大的厚度，而不管空間限制，并且能有效地輻射熱。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有發(fā)熱裝置(例如FET)和輻射板的電子控制裝置，該發(fā)熱裝置的本體被焊接到金屬基片而不使用螺栓，該輻射板具有以如此的方式采用的結(jié)合單元，即使得能利用螺栓將金屬基片結(jié)合到結(jié)合單元從而簡化裝配工藝，發(fā)熱裝置的本體結(jié)合到該金屬基片上。
為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供了一種電子控制裝置，其用于具有電子控制裝置和電機的電動轉(zhuǎn)向裝置，該電子控制裝置基于從汽車的扭矩傳感器輸入的電信號來控制電機電流，該電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力，該電子控制裝置包括PCB；金屬基片，其以板形形成于PCB的下側(cè)上且垂直于PCB；發(fā)熱裝置，其具有結(jié)合到PCB的端子和結(jié)合到金屬基片前表面的本體；以及輻射板，其與PCB間隔預(yù)定的距離，并且具有形成于其頂面上的結(jié)合單元，該金屬基片被結(jié)合到該結(jié)合單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種汽車電動轉(zhuǎn)向裝置，其包括小齒輪軸，其連接到汽車的方向盤并且具有形成于其一側(cè)上的小齒輪；齒桿，其連接到汽車的兩個車輪并具有形成于其一側(cè)上的齒條以便與小齒輪相嚙合；扭矩傳感器，其探測施加于方向盤的轉(zhuǎn)向扭矩并輸出電信號；速度傳感器，其探測汽車的速度并輸出電信號；電子控制裝置，其基于扭矩傳感器和速度傳感器的電信號來產(chǎn)生控制信號；以及電機，其基于電子控制裝置的控制信號來產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力，該電子控制裝置包括PCB；金屬基片，其以板形形成于PCB的下側(cè)上且垂直于PCB；發(fā)熱裝置，其具有結(jié)合到PCB的端子和結(jié)合到金屬基片前表面的本體；以及輻射板，其與PCB間隔預(yù)定的距離并且具有形成于其頂面上的結(jié)合單元，該金屬基片被結(jié)合到該結(jié)合單元。


從下述結(jié)合附圖的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點將會能明顯，在附圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的汽車電動轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)；圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子控制裝置的分解透視圖；圖3a是概要地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子控制裝置的分解透視圖；圖3b是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子控制裝置的電路圖；圖4是示出將發(fā)熱裝置焊接到金屬基片的過程的剖視圖；圖5是示出將基片殼體安裝到輻射板上的過程的側(cè)面剖視圖；圖6是示出形成于輻射板上的結(jié)合單元的局部剖面透視圖。
具體實施例方式
下文中，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下述描述和附圖中，同樣的附圖標(biāo)記用來指示相同或類似的部件，因此將省略對相同或類似部件的重復(fù)描述。
圖3a是概要地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子控制裝置的分解透視圖，圖3b是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子控制裝置的電路圖。
如圖3a和3b所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子控制裝置包括PCB 201；定位在PCB 201的頂部上同時垂直于PCB 201的板形金屬基片211；發(fā)熱裝置303，其具有結(jié)合到PCB 201的端子301和結(jié)合到金屬基片211前表面的本體208；以及輻射板221，該輻射板與PCB 201間隔預(yù)定的距離并且具有定位于其底面上的結(jié)合單元305，金屬基片211結(jié)合到所述結(jié)合單元305。
PCB 201具有形成于其表面上的布線圖以使得微處理器210、電容器203、旁路電阻205以及線圈208通過它們的端子安裝在PCB201上，這些端子分別被焊接到布線圖上。
PCB 201具有安裝在其一側(cè)上的連接器311，以將電機130和電池335連接到橋接電路337，所述電池供應(yīng)電機電流IM以驅(qū)動電機130。橋接電路337包括多個開關(guān)裝置以便基于轉(zhuǎn)向動力的大小和方向來開關(guān)電機電流IM。
微處理器210基于轉(zhuǎn)向扭矩和汽車的速度來計算轉(zhuǎn)向動力，并基于計算出的轉(zhuǎn)向動力來產(chǎn)生控制信號。微處理器210包括電機電流確定單元331和PID控制單元333，所述電機電流確定單元331基于轉(zhuǎn)向動力產(chǎn)生有關(guān)電機130的旋轉(zhuǎn)方向和電機電流(IM)的命令。
在收到來自微處理器210的電流控制信號時，驅(qū)動電路341利用橋接電路337來驅(qū)動電機130。
電容器203被用來吸收包括在電機電流IM中的波動電流成分并且具有約3600μF的靜電電容。
旁路電阻205具有位于其端部上的電機電流探測單元339，用于探測電機電流IM。
與此同時，旁路電阻205存在著產(chǎn)生過量熱的問題。為了避免這個問題，可以將一個廉價的電流傳感器(未示出)布置在橋接電路337和連接器311之間以代替旁路電阻205，如圖3b所示。
PCB 201具有形成于其角部上的結(jié)合孔313，以使得PCB 201能由螺栓213結(jié)合到輻射板221的支柱315，如后面所述。PCB 201可具有與結(jié)合孔313間隔預(yù)定距離的銷結(jié)合孔323，以使得支柱315的結(jié)合銷321能插入其中，如后面所述。
發(fā)熱裝置303包括端子301和本體208。發(fā)熱裝置303可以是任何類型的電子裝置，包括消耗很多能量的FET。
端子301將發(fā)熱裝置303連接到PCB 201并給本體208供應(yīng)電流。在將發(fā)熱裝置208安裝到PCB 201上時，端子301被定位為從PCB 201的表面延伸穿過PCB 201，并且端子301的端部從PCB 201的另一表面突出，該端部被焊接以便將端子301固定到PCB 201。
本體208被用來在給發(fā)熱裝303供應(yīng)有電流時執(zhí)行預(yù)定的功能。本體208被結(jié)合到金屬基片211以便輻射在操作期間出現(xiàn)的熱，如后面所述。
圖4是示出將發(fā)熱裝置焊接到金屬基片的過程的剖視圖。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過在本體208的一側(cè)上形成結(jié)合孔、在金屬基片上形成螺栓孔并利用螺栓將本體208和金屬基片結(jié)合，本體208被結(jié)合到金屬基片211。根據(jù)本發(fā)明，如圖4所示，通過將金屬板304定位在本體208的一側(cè)上、將焊料306應(yīng)用于金屬基片211的前表面并將金屬板304焊接到金屬基片211，本體208被結(jié)合到金屬基片211。
將本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的裝配工藝更短更簡單。更具體地，在現(xiàn)有技術(shù)中，每個發(fā)熱裝置303利用螺栓一個個地固定到金屬基片211，并且在使用很大數(shù)目的發(fā)熱裝置303時，裝配工藝就不可避免地復(fù)雜化并變長。相比之下，在本發(fā)明中，發(fā)熱裝置303被簡單地焊接到金屬基片211。
金屬基片211將熱從發(fā)熱裝置303傳遞到輻射板221。金屬基片211呈板形并定位在PCB 201的頂面上同時垂直于PCB 201。發(fā)熱裝置303的本體208被結(jié)合到金屬基片211的前表面。金屬基片211優(yōu)選地由具有良好導(dǎo)熱性的金屬(比如鋁或銅)制成，因此熱量就能快速地從發(fā)熱裝置303傳遞到輻射板221。
金屬基片211具有形成于其角部的結(jié)合孔313，螺栓213延伸穿過所述結(jié)合孔313，并且輻射板221具有形成于其結(jié)合單元305上的螺栓孔17，如后面所述，因此金屬基片211能用螺栓213結(jié)合到結(jié)合單元305的前表面。
輻射板221用來將經(jīng)由金屬基片211傳遞的熱量快速地輻射到空氣中。輻射板221具有結(jié)合單元305和定位在其底面上的支柱315，并且與PCB 201間隔預(yù)定的距離。輻射板221優(yōu)選地由具有良好導(dǎo)熱性的金屬(比如鋁或銅)制成，因此熱量就能快速地從發(fā)熱裝置303輻射到空氣中。
圖5是示出將基片殼體安裝到輻射板上的過程的側(cè)面剖視圖。
如圖5所示，利用螺栓213將用來從上面包圍PCB 201的基片殼體501結(jié)合到結(jié)合臺階503，該結(jié)合臺階503在側(cè)向上從輻射板221的底面突出，以便保護安裝在PCB 201上的各種裝置。
可選地，螺栓213可以在不使用結(jié)合臺階503的情況下在側(cè)向上結(jié)合到輻射板221。
結(jié)合單元305從輻射板221的底面一側(cè)突出，并且具有形成于其前表面上的螺栓孔317，以使得金屬基片211能由螺栓213結(jié)合到結(jié)合單元305的前表面。
結(jié)合單元305可具有形成于其前表面上的安裝凹槽325，其形狀相應(yīng)于金屬基片211的形狀，以使得能通過將金屬基片211定位在安裝凹槽325中而將金屬基片211緊固到結(jié)合單元305。
結(jié)合單元305用作熱從發(fā)熱裝置303傳遞到輻射板221的路徑。因此，結(jié)合單元305必須快速地散發(fā)所產(chǎn)生的熱，并且快速地將熱傳遞到輻射板221的其它部分。
圖6是示出形成于輻射板上的結(jié)合單元的局部剖面透視圖。
如圖6所示，結(jié)合單元305可具有形成于其背面或底面上的凸起601，以增加結(jié)合單元305與空氣相接觸的表面積，并改進熱輻射效應(yīng)?？蛇x地，結(jié)合單元305可具有形成于其底面上的預(yù)定深度的熱輻射凹槽319，以改進熱輻射效應(yīng)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，增加輻射板221的厚度以便更好地?zé)彷椛涫芟抻诳臻g的限制。相反，根據(jù)本發(fā)明，能通過將結(jié)合單元30的寬度W增加到相同程度來按需要增加輻射板221的厚度T。于是，能在沒有任何空間限制之下提高熱輻射效應(yīng)。
支柱315從輻射板221底面的角部突出預(yù)定的長度并具有形成于其內(nèi)部上的螺栓孔317，以使得具有結(jié)合孔313的PCB 201能由螺栓213固定到支柱315。輻射板221通常為方形并且優(yōu)選地具有四個支柱315，但是數(shù)目并不限于這里所述的數(shù)目。
支柱315具有形成于其頂面上且具有預(yù)定長度的結(jié)合銷321，其將被插入形成于PCB 201上的銷結(jié)合孔323。其優(yōu)點在于當(dāng)PCB201和輻射板221要彼此相結(jié)合時，在使用螺栓213之前它們能彼此相固定。另外，PCB 201的結(jié)合孔313和支柱315的螺栓孔317彼此自動地對準(zhǔn)，以使得螺栓213能更容易地結(jié)合到其中。
而且，結(jié)合銷321和銷結(jié)合孔323之間的結(jié)合增強了PCB 201和支柱315之間的結(jié)合。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電子控制裝置的優(yōu)點在于金屬基片和輻射板以如此的方式堆疊，即使得熱量能有效地從發(fā)熱裝置輻射出去。
另外，結(jié)合單元的寬度能在沒有任何空間限制之下按需要增加，從而提高熱輻射效應(yīng)。
而且，發(fā)熱裝置的本體被焊接到金屬基片，金屬基片然后又由螺栓固定到輻射板的結(jié)合單元。這樣就簡化了裝配工藝。
盡管為了示例性目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能理解到，在不偏離本發(fā)明如所附權(quán)利要求所公開的范圍和精神的前提下，可以有很多變型、增加或替代。
權(quán)利要求
1.一種電動轉(zhuǎn)向裝置，其具有電子控制裝置和電機，所述電子控制裝置基于從汽車的扭矩傳感器輸入的電信號來控制電機電流，所述電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力，所述電子控制裝置包括PCB；金屬基片，其以板形形成于PCB的下側(cè)上且垂直于PCB；發(fā)熱裝置，其具有結(jié)合到PCB的端子和結(jié)合到金屬基片前表面的本體；和輻射板，其與PCB間隔預(yù)定的距離，并且具有形成于其頂面上的結(jié)合單元，該金屬基片被結(jié)合到該結(jié)合單元。
2.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中發(fā)熱裝置的本體通過焊接被結(jié)合到金屬基片。
3.如權(quán)利要求2所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中結(jié)合單元具有其形狀相應(yīng)于金屬基片的安裝凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中金屬基片具有形成于其上的結(jié)合孔，輻射板具有形成于結(jié)合單元上的螺栓孔，并且金屬基片借助于插入結(jié)合孔和螺栓孔的螺栓而被結(jié)合到結(jié)合單元。
5.如權(quán)利要求1，2，3或4所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中結(jié)合單元具有形成于其背面上的凸起。
6.如權(quán)利要求1，2，3或4所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中結(jié)合單元具有形成于其底面上的凸起。
7.如權(quán)利要求6所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中結(jié)合單元具有形成于其底面上的具有預(yù)定深度的輻射凹槽。
8.如權(quán)利要求7所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中輻射板具有從輻射板的頂面突出預(yù)定長度的支柱，并且在支柱的內(nèi)部形成有螺栓孔，PCB具有形成于其上的結(jié)合孔，并且PCB借助于插入結(jié)合孔和螺栓孔的螺栓而被結(jié)合到輻射板。
9.如權(quán)利要求8所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中支柱具有突出預(yù)定長度的結(jié)合銷，并且PCB具有形成于其上的銷結(jié)合孔，所述結(jié)合銷插入所述銷結(jié)合孔內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其中一基片殼體被結(jié)合到PCB的頂面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有電子控制裝置和電機的電動轉(zhuǎn)向裝置，所述電子控制裝置基于從汽車的扭矩傳感器輸入的電信號來控制電機電流，所述電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動力。所述電子控制裝置包括PCB；金屬基片，其以板形形成于PCB的下側(cè)上且垂直于PCB；發(fā)熱裝置，其具有結(jié)合到PCB的端子和結(jié)合到金屬基片前表面的本體；以及輻射板，其與PCB間隔預(yù)定的距離并且具有形成于其頂面上的結(jié)合單元，該金屬基片被結(jié)合到該結(jié)合單元。發(fā)熱裝置的本體被結(jié)合到垂直于PCB的金屬基片，并且金屬基片被結(jié)合到輻射板頂面上的結(jié)合單元以便改進輻射作用。
文檔編號H05K7/02GK1956639SQ20061007545
公開日2007年5月2日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者金鐘官, 吳喜錫, 韓相輝 申請人:株式會社萬都