JP5566355B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵アシストトルクを発生する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including an electric motor that generates steering assist torque.
自動車の電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、該検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータをコントロールするため、コントロールユニット(ECU:Electronic Control Unit)が設けられている。 An electric power steering device for an automobile detects a turning direction and a turning torque of a steering shaft that is turned by a driver operating a steering wheel, and is based on the detected value and is the same as the turning direction of the steering shaft. The electric motor is driven so as to rotate in the direction, and a steering assist torque is generated. In order to control this electric motor, a control unit (ECU: Electronic Control Unit) is provided.
従来の電動パワーステアリング装置のコントロールユニットとしては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、特許文献1の図1に示すように、補助トルクを出力する電動モータ101と、該電動モータ101の回転を減速するためにウォームギヤ114とウォームホィール115とから構成された減速ギヤ112と、電動モータ101の駆動を制御する制御装置120とから構成されている。前記制御装置120は半導体スイッチング素子121,回路基板122,導電板123,カバー124から構成されており、前記制御装置120を前記電動モータ101と前記減速ギヤ112との間に配置することにより、電動パワーステアリング装置を小形化したものである。
ところが、電動モータ101の電機子巻線109の端部には接続端子110が溶接接合され、該接続端子110は回路基板122に接続される一方、該回路基板122には導電板123を経由して発熱部品である半導体スイッチング素子121が接続され、該半導体スイッチング素子121は放熱のためにヒートスプレッダ129を介してカバー体124の内面に固定されている。このため、電動モータ101の電機子巻線109で発生した熱が、接続端子110,回路基板122,導電板123を経由して半導体スイッチング素子121へと移動する。つまり、電機子巻線109の熱が半導体スイッチング素子121に伝達され、電機子巻線109から半導体スイッチング素子121に伝わる熱と該半導体スイッチング素子121が発生する熱とが加算され、これらの熱がヒートスプレッダ129とカバー体124とを介してギヤケース113へ伝わり、該ギヤケース113の外表面から大気中へ放出される。電機子巻線109の熱は、発熱部品である半導体スイッチング素子121を介してギヤケース113へ伝わることになるので、電動モータ101の放熱が十分に行われない。 However, the connection terminal 110 is welded to the end of the armature winding 109 of the electric motor 101, and the connection terminal 110 is connected to the circuit board 122, while the circuit board 122 passes through the conductive plate 123. The semiconductor switching element 121, which is a heat generating component, is connected, and the semiconductor switching element 121 is fixed to the inner surface of the cover body 124 via a heat spreader 129 for heat dissipation. For this reason, the heat generated in the armature winding 109 of the electric motor 101 moves to the semiconductor switching element 121 via the connection terminal 110, the circuit board 122, and the conductive plate 123. That is, the heat of the armature winding 109 is transmitted to the semiconductor switching element 121, the heat transmitted from the armature winding 109 to the semiconductor switching element 121 and the heat generated by the semiconductor switching element 121 are added, and these heats are added. It is transmitted to the gear case 113 through the heat spreader 129 and the cover body 124 and is discharged from the outer surface of the gear case 113 to the atmosphere. Since the heat of the armature winding 109 is transmitted to the gear case 113 via the semiconductor switching element 121 that is a heat generating component, the electric motor 101 is not sufficiently radiated.
また、電機子巻線109からの熱を、半導体スイッチング素子121の放熱部として存在するギヤケース113から放出するので、ギヤケース113の熱マスを大きくすることが必要になり、ギヤケース113の大型化につながる。 Further, since the heat from the armature winding 109 is released from the gear case 113 that exists as the heat radiating portion of the semiconductor switching element 121, it is necessary to increase the thermal mass of the gear case 113, leading to an increase in the size of the gear case 113. .
そこで本発明は、上記の課題を解決し電動モータの放熱が十分に行われるようにした電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that solves the above-described problems and that sufficiently dissipates heat of the electric motor.
請求項1に係る発明は、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータを制御するコントロールユニットとにより構成され、
前記電動モータは、筒部を有するモータハウジングに収容され、
前記コントロールユニットは、前記モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたECUハウジングと、該ECUハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための半導体スイッチを有する電力変換回路と、該ECUハウジングの内部に収容され前記半導体スイッチ等を制御する制御回路とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記半導体スイッチの出力端子と前記電動モータの入力端子とを電気接続する通電部材を設け、該通電部材の金属板の部分を、前記モータハウジングまたは前記ECUハウジングの内面に当接させたことを特徴とする。
The invention according to claim 1 includes an electric motor that applies a steering assist force to the steering shaft, and a control unit that controls the electric motor.
The electric motor is housed in a motor housing having a cylindrical portion,
The control unit includes an ECU housing disposed on the opposite side of the motor housing from the axial output shaft, and a power conversion circuit having a semiconductor switch housed in the ECU housing for controlling the driving of the electric motor And an electric power steering apparatus comprising a control circuit that is housed in the ECU housing and controls the semiconductor switch and the like,
An energizing member for electrically connecting the output terminal of the semiconductor switch and the input terminal of the electric motor is provided, and a metal plate portion of the energizing member is brought into contact with the inner surface of the motor housing or the ECU housing. And
この発明によれば、電動モータの電機子巻線で発生した熱は電機子巻線の入力端子から通電部材および絶縁材を介してモータハウジングまたはECUハウジングへと伝わり、該ハウジングの外部から大気中へ放出される。 According to the present invention, the heat generated in the armature winding of the electric motor is transmitted from the input terminal of the armature winding to the motor housing or the ECU housing via the energizing member and the insulating material, and from the outside of the housing to the atmosphere Is released.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記通電部材は、前記モータハウジングの内面に当接させたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the electric power steering apparatus according to claim 1,
The energizing member is in contact with an inner surface of the motor housing.
この発明によれば、電動モータの電機子巻線で発生した熱は電機子巻線の入力端子から通電部材および絶縁材を介してモータハウジングへと伝達され、該モータハウジングの外部から大気中へ放出される。一方、半導体スイッチで発生した熱はECUハウジングに伝達され、該ECUハウジングの外部から大気中へ放出される。 According to this invention, the heat generated in the armature winding of the electric motor is transmitted from the input terminal of the armature winding to the motor housing via the energizing member and the insulating material, and from the outside of the motor housing to the atmosphere. Released. On the other hand, heat generated by the semiconductor switch is transmitted to the ECU housing and released from the outside of the ECU housing into the atmosphere.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記通電部材として金属基板を用い、該金属基板を保持するため絶縁材料からなる保持部材を設け、該保持部材を前記いずれかのハウジングに結合することにより、前記金属基板が前記保持部材と前記いずれかのハウジングとの間に挟まれて前記いずれかのハウジングの内面に押圧されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the electric power steering apparatus according to claim 1 or 2,
A metal substrate is used as the current-carrying member, a holding member made of an insulating material is provided to hold the metal substrate, and the holding member is coupled to any one of the housings so that the metal substrate and the holding member are It is sandwiched between the housings and pressed against the inner surface of any one of the housings.
この発明によれば、金属基板がいずれかのハウジングの内面に押圧されているので、金属基板といずれかのハウジングとが密着し、金属基板からハウジングへ効率よく熱が伝わる。 According to the present invention, since the metal substrate is pressed against the inner surface of any of the housings, the metal substrate and any of the housings are in close contact, and heat is efficiently transferred from the metal substrate to the housing.
請求項1に係る電動パワーステアリング装置によれば、電動モータの電機子巻線で発生した熱は電動モータの入力端子と通電部材と絶縁材とを介していずれかのハウジングへと伝わり、該ハウジングの外部から大気中へ放出されるので、電動モータの放熱性が向上する。また、電動モータの電機子巻線で発生した熱が半導体スイッチの出力端子を介して半導体スイッチへ伝わるのが抑制される。 According to the electric power steering apparatus of the first aspect, the heat generated in the armature winding of the electric motor is transmitted to any one of the housings via the input terminal, the energizing member, and the insulating material of the electric motor, and the housing Is released from the outside into the atmosphere, so that the heat dissipation of the electric motor is improved. Further, heat generated in the armature winding of the electric motor is suppressed from being transmitted to the semiconductor switch via the output terminal of the semiconductor switch.
請求項2に係る電動パワーステアリング装置によれば、電動モータの電機子巻線で発生した熱はモータハウジングへ伝達される一方、半導体スイッチで発生した熱はECUハウジングに伝達され、異なるハウジングの外部から大気中へ夫々放出されるので、放熱効率が良い。換言すると、分散して放熱されるので、ハウジングの熱マスを増大させることなく、適正な放熱が実現できる。 According to the electric power steering apparatus of the second aspect, the heat generated in the armature winding of the electric motor is transmitted to the motor housing, while the heat generated in the semiconductor switch is transmitted to the ECU housing, Since each is released into the atmosphere from the atmosphere, heat dissipation efficiency is good. In other words, since heat is dissipated in a distributed manner, proper heat dissipation can be realized without increasing the thermal mass of the housing.
請求項3に係る電動パワーステアリング装置によれば、金属基板がいずれかのハウジングに密着するので、金属基板からいずれかのハウジングへ効率よく熱が伝わり、電動モータの電機子巻線で発生した熱はいずれかのハウジングの外部から大気中へ効率よく放出される。また、保持部材によるいずれかのハウジングへの金属基板の押圧保持により、金属基板がいずれかのハウジングに強固に固定され、金属基板の取り付け性が高い。 According to the electric power steering apparatus of the third aspect, since the metal substrate is in close contact with any of the housings, heat is efficiently transferred from the metal substrate to any of the housings, and the heat generated in the armature winding of the electric motor. Is efficiently released from the exterior of either housing into the atmosphere. Further, the metal substrate is firmly fixed to any of the housings by pressing and holding the metal substrate to any of the housings by the holding member, and the metal substrate is highly attachable.
以下、本発明による電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明する。
(構成)
自動車の前輪を操舵するための操舵機構を図5に示す。図示しないステアリングホィールに連結されたステアリングシャフト1の下端には図示しないピニオンが設けられ、該ピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。該ラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド2が連結されており、前記ラックはラックハウジング3に覆われている。そして、該ラックハウジング3と前記タイロッド1との間にはゴムブーツ4が設けられている。
Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below.
(Constitution)
A steering mechanism for steering the front wheels of an automobile is shown in FIG. A pinion (not shown) is provided at the lower end of the steering shaft 1 connected to a steering wheel (not shown), and the pinion meshes with a rack (not shown) that is long in the left-right direction of the vehicle body. Tie rods 2 for steering the front wheels in the left-right direction are connected to both ends of the rack, and the rack is covered with a rack housing 3. A rubber boot 4 is provided between the rack housing 3 and the tie rod 1.
ステアリングホィールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置6が設けられている。即ち、ステアリングシャフト1の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ5が設けられ、該トルクセンサ5の検出値に基づいてステアリングシャフト1に操舵補助力を付与する電動モータ7と、該電動モータ7を制御するコントロールユニット(ECU)8とが設けられている。 An electric power steering device 6 is provided to assist the torque when the steering wheel is turned. That is, a torque sensor 5 that detects the rotation direction and the rotation torque of the steering shaft 1 is provided, and an electric motor 7 that applies a steering assist force to the steering shaft 1 based on a detection value of the torque sensor 5; A control unit (ECU) 8 that controls the electric motor 7 is provided.
図3に示すように、前記電動モータ7は、筒部を有するモータハウジング7a,7bに収容されている。モータハウジング7aとモータハウジング7bとは軸方向に積み重ねられ、六角穴付ボルト7fにより結合されている。前記モータハウジング7aには隔壁7gが、前記モータハウジング7bには隔壁7hが形成され、隔壁7g,隔壁7hに軸受7i,7jを介して出力軸7cが回転自在に支持されている。該出力軸7cの先端には、ピニオン7dが設けられ、該ピニオン7dは図5のギヤ9の部分を介して前記ステアリングシャフト1に接続されている。このギヤ9のギヤハウジングは、前記ラックハウジング3と一体に形成されている。 As shown in FIG. 3, the electric motor 7 is accommodated in motor housings 7a and 7b having cylindrical portions. The motor housing 7a and the motor housing 7b are stacked in the axial direction and are connected by a hexagon socket head bolt 7f. A partition wall 7g is formed on the motor housing 7a, and a partition wall 7h is formed on the motor housing 7b. An output shaft 7c is rotatably supported by the partition wall 7g and the partition wall 7h via bearings 7i and 7j. A pinion 7d is provided at the tip of the output shaft 7c, and the pinion 7d is connected to the steering shaft 1 via a gear 9 portion in FIG. The gear housing of the gear 9 is formed integrally with the rack housing 3.
前記コントロールユニット8は、ECUハウジング8aと、電力変換回路26と、制御回路10とから構成されている。 The control unit 8 includes an ECU housing 8a, a power conversion circuit 26, and a control circuit 10.
前記ECUハウジング8aは、前記モータハウジング7a,7bの軸方向の出力軸7cとは反対側に配置されており、モータハウジング7aとECUハウジング8aとの間にはOリング28が設けられている。このECUハウジング8aは、後述するMOSFET12を冷却するためのECUヒートシンクを兼ねている。このECUハウジング8aの内部には、内部を軸方向に仕切るための仕切壁29が設けられ、該仕切壁29の上方に電力変換室30が形成され、該仕切壁29の下方であってECUハウジング8aの内部とモータハウジング7aの内部とにわたって制御室31が形成されている。 The ECU housing 8a is disposed on the side opposite to the axial output shaft 7c of the motor housings 7a and 7b, and an O-ring 28 is provided between the motor housing 7a and the ECU housing 8a. The ECU housing 8a also serves as an ECU heat sink for cooling a MOSFET 12 described later. A partition wall 29 for partitioning the interior in the axial direction is provided inside the ECU housing 8a, and a power conversion chamber 30 is formed above the partition wall 29. Below the partition wall 29, the ECU housing 8 A control chamber 31 is formed between the inside of 8a and the inside of the motor housing 7a.
前記電力変換室30には前記電力変換回路26が収容されており、該電力変換回路26は、第1金属基板11に前記電動モータ7を駆動制御するための半導体スイッチとしてのMOSFET12を実装して構成されている。32はアルミコンデンサである。 The power conversion chamber 30 accommodates the power conversion circuit 26, and the power conversion circuit 26 has a MOSFET 12 as a semiconductor switch for driving and controlling the electric motor 7 mounted on the first metal substrate 11. It is configured. 32 is an aluminum capacitor.
前記制御室31には前記制御回路10が収容されている。該制御回路10は、前記MOSFET12等を制御するものであり、前記モータハウジング7aと前記ECUハウジング8aとの境界位置に配置したプリント基板13に電子部品を実装して構成されている。 The control circuit 31 is accommodated in the control chamber 31. The control circuit 10 controls the MOSFET 12 and the like, and is configured by mounting electronic components on a printed board 13 disposed at a boundary position between the motor housing 7a and the ECU housing 8a.
27は図示しないバッテリに接続されるコネクタであり、該コネクタ27から前記電力変換回路26および前記制御回路10に電力が供給されている。 Reference numeral 27 denotes a connector connected to a battery (not shown), and power is supplied from the connector 27 to the power conversion circuit 26 and the control circuit 10.
前記制御室31には、前記電動モータ7の電機子巻線7eで発生する熱をモータハウジング7aの外面から放出するための放熱機構が設けられている。図3における放熱機構の部分を抜き出して拡大したものを図4に示す。図4の部分の斜視図を図1に示すように、半導体スイッチであるMOSFET12の出力端子14u,14v,14wと、前記電動モータ7の入力端子16u,16v,16wとが、通電部材としての第2金属基板15に電気的に接続されている。ここで、通電部材とは、金属板の上に絶縁層を形成し該絶縁層の上に回路を構成する配線部分を形成したものを言い、前記第1金属基板11,第2金属基板15は、いずれもアルミニュウム板の上に絶縁層を形成し、該絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されている。そして、第2金属基板15の一方側(上方)に出力端子14u,14v,14wが結合され、他方側(下方)に入力端子16u,16v,16wが結合され、これらの端子は第2金属基板15上の配線パターンに接続されている。 The control chamber 31 is provided with a heat radiating mechanism for releasing heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 from the outer surface of the motor housing 7a. FIG. 4 shows an enlarged view of the portion of the heat dissipation mechanism in FIG. As shown in FIG. 1, the perspective view of the portion of FIG. 4 includes the output terminals 14u, 14v, 14w of the MOSFET 12, which is a semiconductor switch, and the input terminals 16u, 16v, 16w of the electric motor 7 as a current-carrying member. The two metal substrates 15 are electrically connected. Here, the energizing member refers to a member in which an insulating layer is formed on a metal plate and a wiring portion constituting a circuit is formed on the insulating layer. The first metal substrate 11 and the second metal substrate 15 are In either case, an insulating layer is formed on an aluminum plate, and a wiring pattern made of copper foil is printed on the insulating layer. The output terminals 14u, 14v, 14w are coupled to one side (upper side) of the second metal substrate 15, and the input terminals 16u, 16v, 16w are coupled to the other side (lower side). These terminals are connected to the second metal substrate. 15 is connected to the wiring pattern on the top.
前記第2金属基板15には2つのモータリレー18u,18vが実装されている。これらのモータリレー18u,18vは前記電動モータ7への通電または通電停止を行う半導体素子により構成されている。 Two motor relays 18 u and 18 v are mounted on the second metal substrate 15. These motor relays 18u and 18v are constituted by semiconductor elements for energizing or stopping energization of the electric motor 7.
次に、モータリレー18u,18vの電気的な接続について説明する。第2金属基板15上の配線パターンにより、モータリレー18uは、前記半導体スイッチとしてのMOSFET12の出力端子14uと、前記電動モータ7の入力端子16uとの間に接続され、モータリレー18vは、前記半導体スイッチとしてのMOSFET12の出力端子14vと、前記電動モータ7の入力端子16vとの間に接続されている。そして、半導体スイッチとしてのMOSFET12の出力端子14wと、前記電動モータ7の入力端子16wとは、モータリレーを介在させることなく直接に接続されている。 Next, electrical connection between the motor relays 18u and 18v will be described. Due to the wiring pattern on the second metal substrate 15, the motor relay 18u is connected between the output terminal 14u of the MOSFET 12 as the semiconductor switch and the input terminal 16u of the electric motor 7, and the motor relay 18v is connected to the semiconductor switch. The output terminal 14v of the MOSFET 12 as a switch and the input terminal 16v of the electric motor 7 are connected. And the output terminal 14w of MOSFET12 as a semiconductor switch and the input terminal 16w of the said electric motor 7 are directly connected, without interposing a motor relay.
モータリレー18を実装した前記第2金属基板15は、前記第2金属基板15のアルミニュウム板の部分が、モータハウジング7aの内面に押圧保持されている。そして、押圧するために、図2に示す保持部材19が設けられている。該保持部材19は、図1に示すように水平方向に沿って長い3つの接続金具20u,20v,20wを絶縁材料としての樹脂によりモールドしたものである。 In the second metal substrate 15 on which the motor relay 18 is mounted, the aluminum plate portion of the second metal substrate 15 is pressed and held on the inner surface of the motor housing 7a. And in order to press, the holding member 19 shown in FIG. 2 is provided. As shown in FIG. 1, the holding member 19 is formed by molding three connection fittings 20u, 20v, and 20w that are long in the horizontal direction with a resin as an insulating material.
図2のように、保持部材19は軸方向に沿う板状に形成されており、該保持部材19には、後述するレゾルバ信号端子25の配線スペースを確保するため一方側に2つの凸部19aが形成され、他方側には前記モータリレー18u,18vが入り込む2つの凹部19bが形成されている。保持部材19の下部には水平方向へ突出する取付座19cが形成され、該取付座19cに形成された取付孔にネジ21を挿通させてモータハウジング7aの隔壁7gにねじ込み、該保持部材19をモータハウジング7aに結合することにより、第2金属基板15が保持部材19とモータハウジング7aとの間に挟まれてモータハウジング7aの内面に押圧されている。 As shown in FIG. 2, the holding member 19 is formed in a plate shape along the axial direction. The holding member 19 has two convex portions 19a on one side in order to secure a wiring space for a resolver signal terminal 25 described later. And two recesses 19b into which the motor relays 18u and 18v enter are formed on the other side. A mounting seat 19c that protrudes in the horizontal direction is formed below the holding member 19. A screw 21 is inserted into a mounting hole formed in the mounting seat 19c and screwed into the partition wall 7g of the motor housing 7a. By being coupled to the motor housing 7a, the second metal substrate 15 is sandwiched between the holding member 19 and the motor housing 7a and pressed against the inner surface of the motor housing 7a.
前記電動モータ7の電機子巻線7eの端部23u,23v,23wが軸方向に沿って出力軸7cのピニオン7dとは反対側へ導かれて隔壁7gを貫通しており、これらの電機子巻線7eの端部23u,23v,23wが、樹脂モールドされた前記3つの接続金具20u,20v,20wの半径方向内側の一方の端部に溶接結合されている。そして、モールドされた3つの接続金具20u,20v,20wの半径方向外側の端部は、ネジ22aとナット22bとを介して前記入力端子16u,16v,16wの下端に接続されている。前記ネジ22aをモータハウジング7aの外部から回動できるように、モータハウジング7aを貫通する作業孔7kが形成されている。 Ends 23u, 23v, 23w of the armature winding 7e of the electric motor 7 are guided along the axial direction to the opposite side of the pinion 7d of the output shaft 7c and penetrate the partition wall 7g. Ends 23u, 23v, and 23w of winding 7e are welded to one end on the radially inner side of the three connection fittings 20u, 20v, and 20w molded with resin. The radially outer ends of the three molded connection fittings 20u, 20v, 20w are connected to the lower ends of the input terminals 16u, 16v, 16w via screws 22a and nuts 22b. A work hole 7k is formed through the motor housing 7a so that the screw 22a can be rotated from the outside of the motor housing 7a.
図1,図2における符号24はレゾルバであり、24aは電動モータ7の出力軸7cに固定されたロータ、24bは隔壁7gに固定されてロータ24aの回転数を検出するステータである。レゾルバ24が検出した出力軸7cの回転数を制御回路10へ送るため、レゾルバ24とプリント基板13とを接続する6本のレゾルバ端子25が、軸心方向に沿って配置されている。
(作用)
次に、電動パワーステアリング装置の作用を説明する。
1 and 2, reference numeral 24 is a resolver, 24 a is a rotor fixed to the output shaft 7 c of the electric motor 7, and 24 b is a stator fixed to the partition wall 7 g to detect the rotational speed of the rotor 24 a. In order to send the rotational speed of the output shaft 7 c detected by the resolver 24 to the control circuit 10, six resolver terminals 25 that connect the resolver 24 and the printed circuit board 13 are arranged along the axial direction.
(Function)
Next, the operation of the electric power steering device will be described.
ステアリングホィールが操作されることによりステアリングシャフト1がいずれかの方向へ回動操作されると、該ステアリングシャフト1の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ5が検出し、該検出値に基づいて制御回路が電動モータ7の駆動操作量を演算し、この演算した数値に基づいて電力変換回路26のMOSFET12により電動モータ7が駆動される。電動モータ7の出力軸7cはステアリングシャフト1を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動され、出力軸7cの回動は、ピニオン7dから図5のギヤ9を介してステアリングシャフト1へ伝達される。 When the steering shaft 1 is turned in either direction by operating the steering wheel, the torque sensor 5 detects the turning direction and turning torque of the steering shaft 1, and based on the detected value. Then, the control circuit calculates the drive operation amount of the electric motor 7, and the electric motor 7 is driven by the MOSFET 12 of the power conversion circuit 26 based on the calculated numerical value. The output shaft 7c of the electric motor 7 is rotated so as to drive the steering shaft 1 in the same direction as the operation direction, and the rotation of the output shaft 7c is transmitted from the pinion 7d to the steering shaft 1 via the gear 9 in FIG. Is done.
この実施の形態によれば、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱は電機子巻線7eの端部23u,23v,23wから接続金具20u,20v,20wを介して入力端子16u,16v,16wへ伝わり、該入力端子16u,16v,16wから第2金属基板15,絶縁材を介してモータハウジング7aへと伝わり、該モータハウジング7aの外部から大気中へ放出され、あるいは該モータハウジング7aからモータハウジング7bを介してギヤ9へも伝わる。また、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱だけでなく、モータリレー18としての半導体素子で発生した熱も、第2金属基板15を介してモータハウジング7aに伝わり、該モータハウジング7aの外部から大気中へ放出され、あるいは該モータハウジング7aからモータハウジング7bを介してギヤ9へも伝わる。 According to this embodiment, the heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is input from the end portions 23u, 23v, 23w of the armature winding 7e through the connection fittings 20u, 20v, 20w to the input terminals 16u, 16v, 16w, the input terminal 16u, 16v, 16w is transmitted to the motor housing 7a through the second metal substrate 15 and the insulating material, and discharged from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere, or the motor housing. 7a is also transmitted to the gear 9 through the motor housing 7b. Further, not only the heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7, but also the heat generated in the semiconductor element as the motor relay 18 is transmitted to the motor housing 7a via the second metal substrate 15, and the motor housing 7a. Or is transmitted from the motor housing 7a to the gear 9 via the motor housing 7b.
一方、MOSFET12で発生した熱は第1金属基板11を介してECUハウジング8aに伝達され、該ECUハウジング8aの外部から大気中へ放出される。 On the other hand, the heat generated in the MOSFET 12 is transmitted to the ECU housing 8a via the first metal substrate 11, and released from the outside of the ECU housing 8a to the atmosphere.
この電動パワーステアリング装置によれば、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱は電動モータ7の入力端子16u,16v,16wと第2金属基板15とを介してモータハウジング7aへと伝わり、該モータハウジング7aの外部から大気中へ放出され、あるいは該モータハウジング7aからモータハウジング7bを介してギヤ9へも伝わるので、電動モータ7の放熱性が向上する。また、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱が出力端子14u,14v,14wを介して半導体スイッチとしてのMOSFET12へ伝わるのが抑制される。 According to this electric power steering device, heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is transmitted to the motor housing 7a via the input terminals 16u, 16v, 16w of the electric motor 7 and the second metal substrate 15. Since the motor housing 7a is discharged into the atmosphere from the outside or is transmitted from the motor housing 7a to the gear 9 through the motor housing 7b, the heat dissipation of the electric motor 7 is improved. Further, the heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is suppressed from being transmitted to the MOSFET 12 as the semiconductor switch via the output terminals 14u, 14v, 14w.
この電動パワーステアリング装置によれば、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱はモータハウジング7aへ伝達される一方、MOSFET12で発生した熱はECUハウジング8aに伝達され、異なるハウジングの外部から大気中へ夫々放出されるので、放熱効率が良い。換言すると、分散して放熱されるので、ハウジングの熱マスを増大させることなく、適正な放熱が実現できる。 According to this electric power steering apparatus, the heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is transmitted to the motor housing 7a, while the heat generated in the MOSFET 12 is transmitted to the ECU housing 8a, from outside the different housing. Since each is released into the atmosphere, heat dissipation efficiency is good. In other words, since heat is dissipated in a distributed manner, proper heat dissipation can be realized without increasing the thermal mass of the housing.
この実施の形態によれば、第2金属基板15がモータハウジング7aの内面に押圧されているので、第2金属基板15とモータハウジング7aとが密着し、第2金属基板15からモータハウジング7aへ効率よく熱が伝わる。 According to this embodiment, since the second metal substrate 15 is pressed against the inner surface of the motor housing 7a, the second metal substrate 15 and the motor housing 7a are in close contact with each other, and the second metal substrate 15 is transferred to the motor housing 7a. Heat is transmitted efficiently.
この電動パワーステアリング装置によれば、第2金属基板15がモータハウジング7aに密着するので、第2金属基板15からモータハウジング7aへ効率よく熱が伝わり、電動モータ7の電機子巻線7eで発生した熱はモータハウジング7aの外部から大気中へ効率よく放出される。また、保持部材19によるモータハウジング7aへの第2金属基板15の押圧保持により、第2金属基板15がモータハウジング7aに強固に固定され、第2金属基板15の取り付け性が高い。 According to this electric power steering apparatus, since the second metal substrate 15 is in close contact with the motor housing 7a, heat is efficiently transferred from the second metal substrate 15 to the motor housing 7a, and is generated in the armature winding 7e of the electric motor 7. The heat is efficiently released from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere. Further, the second metal substrate 15 is firmly fixed to the motor housing 7a by the pressing and holding of the second metal substrate 15 to the motor housing 7a by the holding member 19, so that the second metal substrate 15 is highly attachable.
この電動パワーステアリング装置によれば、モータリレー18を半導体素子により構成したので、半導体素子で発生した熱は第2金属基板15を介してモータハウジング7aに伝わり、該モータハウジング7aの外部から大気中へ放出され、あるいは該モータハウジング7aからモータハウジング7bを介してギヤ9へも伝わることになり、構造上からリレー内に熱がこもる機械式リレーに比べて放熱性が高く、モータハウジング7a内の温度上昇が抑制される。 According to this electric power steering apparatus, since the motor relay 18 is composed of a semiconductor element, the heat generated in the semiconductor element is transmitted to the motor housing 7a via the second metal substrate 15, and from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere. Or is transmitted from the motor housing 7a to the gear 9 via the motor housing 7b, and has higher heat dissipation than the mechanical relay in which heat is accumulated in the relay from the structure. Temperature rise is suppressed.
半導体スイッチとしてのMOSFET12と電動モータ7の電機子巻線7eとで発生した熱が他の部分へ伝達する際の伝達量の大きさを、従来の場合の図6(a)と本実施の形態の場合の図6(b)とに示す。MOSFET12で発生した熱がいずれも矢印(イ)(ロ)で示すように第1金属基板11を介してECUハウジング(ヒートシンク)8aへ伝達される点については、従来と本実施の形態とで大差がない。一方、電動モータの電機子巻線で発生した熱は、従来は図6(a)に矢印(ハ)(ニ)(ホ)で示すように多くがバスバ端子,モータリレーを介してMOSFETへ流れ、モータリレーで発生した熱も矢印(ホ)で示すようにMOSFETへ流れ、残りの一部が矢印(へ)(ト)で示すようにモータハウジングを介してギヤへ伝達されていた。また、温度が高くなったモータハウジングから温度が低いECUハウジング(ヒートシンク)へも矢印(チ)で示すように熱が伝達されていた。 FIG. 6 (a) in the conventional case and the present embodiment show the magnitude of the amount of heat generated when the heat generated by MOSFET 12 as a semiconductor switch and armature winding 7e of electric motor 7 is transmitted to other parts. This is shown in FIG. The point that the heat generated in the MOSFET 12 is transmitted to the ECU housing (heat sink) 8a through the first metal substrate 11 as indicated by arrows (b) and (b) is largely different between the conventional and the present embodiment. There is no. On the other hand, most of the heat generated in the armature winding of the electric motor conventionally flows to the MOSFET via the bus bar terminal and the motor relay as shown by arrows (c) (d) (e) in FIG. The heat generated in the motor relay also flows to the MOSFET as indicated by an arrow (e), and the remaining part is transmitted to the gear through the motor housing as indicated by the arrows (f) and (g). In addition, heat is transmitted from the motor housing having a high temperature to the ECU housing (heat sink) having a low temperature as indicated by an arrow (H).
これに対し、本実施の形態では図6(b)に示すように、MOSFET12と電動モータ7の電機子巻線7eとで発生した熱の一部は矢印(リ)(ヌ)で示すように共に中央部の第2金属基板15へ伝達され、該第2金属基板15から矢印(ル)(ヲ)で示すようにモータハウジング7a,7bおよびECUハウジング8aへ伝達され、電機子巻線7eおよびモータリレー18u,18vで発生した熱の残りは矢印(ワ)(カ)で示すようにモータハウジング7a,7bを介してギヤ9へ伝達される。温度が高くなったECUハウジング(ヒートシンク)8aからは、矢印(ヨ)で示すようにモータハウジング7a,7bへ熱が伝達される。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 6B, a part of the heat generated by the MOSFET 12 and the armature winding 7e of the electric motor 7 is indicated by arrows (i) (nu). Both are transmitted to the second metal substrate 15 at the center, and transmitted from the second metal substrate 15 to the motor housings 7a and 7b and the ECU housing 8a as indicated by arrows (l) (wo). The remainder of the heat generated by the motor relays 18u, 18v is transmitted to the gear 9 through the motor housings 7a, 7b as shown by arrows (W) (f). Heat is transmitted from the ECU housing (heat sink) 8a whose temperature has been increased to the motor housings 7a and 7b as indicated by arrows (Y).
MOSFET12では発熱量が多いので、MOSFET12の自己放熱には限界があり、電動モータ7の電機子巻線7eとモータリレー18u,18vとで発生した熱がMOSFET12へ伝達されると、過大な熱がMOSFET12に蓄積されることになり、MOSFET12に蓄熱される熱量が多くなると電動パワーステアリングのフェイルセーフ機能が作用し、電動モータの駆動力を低下させて操舵駆動力を徐々に下げ、最終的には電動モータを停止させることから、ステアリングホィールの操作が重くなる。本実施の形態では電動モータ7の電機子巻線7eとモータリレー18u,18vとで発生した熱は、第2金属基板15を介してモータハウジング7a,7bおよびECUハウジング8aへ伝達されることから、MOSFET12への伝達が抑制され、電動パワーステアリングのフェイルセーフ機能が作用するのを抑制する。 Since the MOSFET 12 generates a large amount of heat, there is a limit to the self-heat dissipation of the MOSFET 12, and if the heat generated by the armature winding 7e of the electric motor 7 and the motor relays 18u, 18v is transferred to the MOSFET 12, excessive heat is generated. If the amount of heat stored in the MOSFET 12 increases and the amount of heat stored in the MOSFET 12 increases, the fail-safe function of the electric power steering acts, and the driving force of the electric motor is reduced to gradually lower the steering driving force. Since the electric motor is stopped, the operation of the steering wheel becomes heavy. In the present embodiment, heat generated by the armature winding 7e of the electric motor 7 and the motor relays 18u, 18v is transmitted to the motor housings 7a, 7b and the ECU housing 8a via the second metal substrate 15. The transmission to the MOSFET 12 is suppressed, and the fail safe function of the electric power steering is suppressed from acting.
半導体スイッチとしてのMOSFET12と電動モータ7の電機子巻線7eおよびモータリレー18u,18vとで発生した熱の伝達による各部の時間と温度との関係を、従来の場合の図7(a)と本実施の形態の場合の図7(b)とに示す。ギヤおよびモータハウジングにおける温度は従来と本実施の形態との間に差はないが、電動モータの入力端子の温度は、従来に対して本実施の形態では温度が低くなっているのがわかる。 The relationship between the time and temperature of each part due to the transfer of heat generated by the MOSFET 12 as a semiconductor switch, the armature winding 7e of the electric motor 7 and the motor relays 18u and 18v is shown in FIG. FIG. 7B shows the case of the embodiment. Although there is no difference between the temperature in the gear and the motor housing between the conventional embodiment and the present embodiment, it can be seen that the temperature of the input terminal of the electric motor is lower in the present embodiment than in the conventional embodiment.
なお、通電部材として第2金属基板15を用いたが、金属基板以外の部材を用いることもできる。また、第2金属基板15を保持部材19を介してモータハウジング7aに押圧しているが、金属基板をボルトにより直接にモータハウジング7aに押圧してもよい。更に、通電部材をモータハウジング7aの内面に当接させたが、ECUハウジング8aの内面に当接させてもよい。 In addition, although the 2nd metal substrate 15 was used as an electricity supply member, members other than a metal substrate can also be used. Further, the second metal substrate 15 is pressed against the motor housing 7a via the holding member 19, but the metal substrate may be directly pressed against the motor housing 7a with a bolt. Further, although the energizing member is in contact with the inner surface of the motor housing 7a, it may be in contact with the inner surface of the ECU housing 8a.
1…ステアリングシャフト
7…電動モータ
7a,7b…モータハウジング
8…コントロールユニット
8a…ECUハウジング
10…制御回路
12…MOSFET(半導体スイッチ)
14u,14v,14w…出力端子
15…第2金属基板(通電部材・金属基板)
16u,16v,16w…入力端子
19…保持部材
26…電力変換回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering shaft 7 ... Electric motor 7a, 7b ... Motor housing 8 ... Control unit 8a ... ECU housing 10 ... Control circuit 12 ... MOSFET (semiconductor switch)
14u, 14v, 14w ... Output terminal 15 ... Second metal substrate (current-carrying member / metal substrate)
16u, 16v, 16w ... input terminal 19 ... holding member 26 ... power conversion circuit
Claims (2)
前記電動モータは、筒部を有するモータハウジングに収容され、
前記コントロールユニットは、前記モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたECUハウジングと、該ECUハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための半導体スイッチが実装された第1基板により構成される電力変換回路と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記第1基板とは別異の金属基板である第2基板上に配線パターンを形成してなる通電部材を設け、
該通電部材により前記半導体スイッチの出力端子と前記電動モータの入力端子とを電気接続すると共に、
該通電部材の金属板の部分を、前記モータハウジングまたは前記ECUハウジングの内面に当接させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor that applies steering assist force to the steering shaft, and a control unit that controls the electric motor,
The electric motor is housed in a motor housing having a cylindrical portion,
The control unit is mounted with an ECU housing disposed on the opposite side of the motor housing in the axial direction and a semiconductor switch housed in the ECU housing for controlling the drive of the electric motor. In an electric power steering device comprising a power conversion circuit configured by one substrate,
Providing an energization member formed by forming a wiring pattern on a second substrate which is a metal substrate different from the first substrate;
While electrically connecting the output terminal of the semiconductor switch and the input terminal of the electric motor by the energization member,
An electric power steering apparatus characterized in that a metal plate portion of the energizing member is brought into contact with an inner surface of the motor housing or the ECU housing.
前記第2基板を保持するため絶縁材料からなる保持部材を設け、該保持部材を前記いずれかのハウジングに結合することにより、前記第2基板が前記保持部材と前記いずれかのハウジングとの間に挟まれて前記いずれかのハウジングの内面に押圧されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
A holding member made of an insulating material is provided to hold the second substrate, and the holding member is coupled to any one of the housings so that the second substrate is interposed between the holding member and any one of the housings. An electric power steering apparatus, wherein the electric power steering apparatus is sandwiched and pressed against an inner surface of any one of the housings.
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