DE112017001193T5

DE112017001193T5 - Elektrische Antriebsvorrichtung und elektrische Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001193T5
Application number: DE112017001193.0T
Authority: DE
Inventors: Masao Fujimoto
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: US20190023305A1; CN107921996A; KR20180023998A; US10668943B2; KR102066361B1; JP6499988B2; WO2017154499A1; CN107921996B; JP2017159769A; DE112017001193B4

Abstract

Ein Wärmestrahlung-Basiskörper 23, der sich in Richtung einer Drehwelle eines Elektromotors in die Nähe einer Drehwelle erstreckt, ist an einer Stirnfläche eines Motorgehäuses 20 vorgesehen, das den Elektromotor aufnimmt. Eine Platine 24 von einer elektronischen Steuereinheit eines redundanten Systems ist am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang einer Richtung befestigt, in der sich der Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung erstreckt. Eine Platine 26 der weiteren elektronischen Steuereinheit eines redundanten Systems ist am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang einer Richtung befestigt, in der sich der Wärmestrahlung-Basiskörper so erstreckt, dass dieser der Platine der elektronischen Steuereinheit mit ermöglichter Wärmeleitung zugewandt ist. Eine Abdeckung, die diese abdeckt, ist an einer Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Schraube befestigt. Folglich ist ein Gehäuse, das eine elektronische Steuereinheit aufnimmt, nicht erforderlich. Ein Dichtabschnitt ist lediglich ein Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse und der Abdeckung, wodurch eine zusätzliche Struktur eines Dichtungsabschnitts, ein zum Abdichten erforderliches Dichtungsbauteil und eine Schraube entfallen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung und eine elektrische Servolenkvorrichtung und insbesondere eine elektrische Antriebsvorrichtung und eine elektrische Servolenkvorrichtung, in der eine elektronische Steuereinheit montiert ist.
STAND DER TECHNIK
Im Bereich allgemeiner Industriegeräte wird ein mechanisches Steuerelement von einem Elektromotor angetrieben. In den vergangenen Jahren wurde eine sogenannte elektrisch-mechanisch integrierte elektrische Antriebsvorrichtung verwendet, die so konfiguriert ist, dass eine aus einem Halbleiterelement usw. ausgebildete elektronische Steuereinheit, die eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment des Elektromotors steuert, einstückig im Elektromotor montiert ist.
Als Beispiel der elektrisch-mechanisch integrierten elektrischen Antriebsvorrichtung, ist eine elektrische Servolenkvorrichtung z. B. so konfiguriert, dass eine Drehrichtung und ein Drehmoment einer Lenkwelle, die sich durch eine Betätigung eines Lenkrades durch den Fahrer dreht, erfasst werden, und der Elektromotor basierend auf diesen Erfassungswerten zum Drehen in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung der Lenkwelle angetrieben wird, woraufhin ein Lenkhilfsmoment erzeugt wird. Zum Steuern dieses Elektromotors ist die Servolenkvorrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU: elektronische Steuereinheit) versehen.
Als elektrische Servolenkvorrichtung des Standes der Technik ist z. B. eine in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-060119 (Patentdokument 1) offenbarte elektrische Servolenkvorrichtung bekannt. Das Patentdokument offenbart die elektrische Servolenkvorrichtung die durch eine Elektromotoreinheit und eine elektronische Steuereinheit konfiguriert ist. Ein Elektromotor der Elektromotoreinheit ist in einem Motorgehäuse mit einem zylindrischen Bereich untergebracht, der aus einer Aluminiumlegierung usw. hergestellt ist. Platinen (Substrate) auf denen elektronische Elemente oder Bauteile der elektronischen Steuereinheit montiert sind, sind in einem ECU-Gehäuse untergebracht, das an einer zu einer Ausgangswelle des Motorgehäuses entgegengesetzten Seite in Axialrichtung des Motorgehäuses angeordnet ist. Die im ECU-Gehäuse untergebrachten Platinen sind mit einer Energieversorgungsschaltungseinheit, einer Energieumwandlungsschaltungseinheit mit einem Leistungsschaltelement, wie z. B. einem MOSFET oder einem IGBT, die den Elektromotor antreiben und steuern, und einer Steuerschaltungseinheit versehen, die das Leistungsschaltelement steuert. Ausgangsanschlüsse des Leistungsschaltelements und Eingangsanschlüsse des Elektromotors sind über eine Sammelschiene elektrisch verbunden.
Der im ECU-Gehäuse untergebrachten elektronischen Steuereinheit wird Energie von einer Energieversorgung über eine aus Kunstharz hergestellte Verbinderanschlussanordnung zugeführt. Darüber hinaus werden Erfassungssignale, die einen Betriebszustand usw. betreffen, von Erfassungssensoren an die elektronische Steuereinheit gesendet. Die Verbinderanschlussanordnung wirkt als Deckelement oder Abdeckelement und ist mit der elektronischen Steuereinheit zum Abdecken einer im ECU-Gehäuse ausgebildeten Öffnung verbunden. Die Verbinderanschlussanordnung ist an einer Außenfläche des ECU-Gehäuses mit Befestigungsschrauben befestigt.
Als weitere elektronische Antriebsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass die elektronische Steuereinheit und der Elektromotor integriert sind, sind eine elektrische Bremse und eine elektrische Hydraulikdrucksteuerung für diverse Arten einer Hydraulikdrucksteuerung bekannt.
DOKUMENTENLISTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-060119
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Da die im Patentdokument 1 offenbarte elektrische Servolenkvorrichtung in einem Motorraum des Fahrzeugs platziert ist, ist eine Größenreduktion der Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung erforderlich. In den letzten Jahren gab es insbesondere eine Tendenz, dass diverse Hilfsvorrichtungen wie z. B. eine Abgassteuervorrichtung und eine Sicherheitsvorkehrungsvorrichtung im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet werden. Es ist daher erforderlich, dass die Hilfsvorrichtungen einschließlich der elektrischen Servolenkvorrichtung so klein wie möglich sind. Zudem ist eine Verringerung der Bauteileanzahl der Hilfsvorrichtungen einschließlich der elektrischen Servolenkvorrichtung erforderlich. Aus struktureller Sicht ist die Grenze einer axialen Länge der elektrischen Servolenkvorrichtung in Längsrichtung nicht strikt, aber es besteht eine Tendenz, die Größenzunahme der elektrischen Servolenkvorrichtung in radialer Richtung zu begrenzen. Daher sind eine Größenreduktion der elektrischen Antriebsvorrichtung in radialer Richtung und eine Reduzierung der Bauteileanzahl wichtige Aufgaben.
Bei der Servolenkvorrichtung mit einer im Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration ist die elektronische Steuereinheit aus der Energieversorgungschaltungseinheit, der Energieumwandlungsschaltungseinheit und der Steuerschaltungseinheit gebildet, die auf zwei Platinen montiert sind. Da diese zwei Platinen entlang der radialen Richtung im Gehäuse untergebracht und angeordnet sind, ist eine Größenreduktion in radialer Richtung schwierig. Ferner ist heutzutage insbesondere die Sicherheit der elektrischen Servolenkvorrichtung zum Lenken des Fahrzeugs vorgeschrieben, und eine elektronische Steuereinheit mit einem redundanten System, wie z. B. einem System mit doppelter Redundanz, ist erforderlich. Daher sind zwei Systeme der elektronischen Steuereinheit, die identisch zueinander sind, als Konfiguration eines redundanten Systems erforderlich. Auch unter diesem Gesichtspunkt besteht die Tendenz, dass die Größe des Gehäuses weiter zunimmt.
Da das Patentdokument 1 zudem das Gehäuse, in dem die elektronische Steuereinheit untergebracht ist, Dichtungen zur Sicherstellung einer Flüssigkeitsdichtigkeit dieses Gehäuses und Schrauben zum Befestigen des Gehäuses, in dem der Elektromotor untergebracht ist, und des Gehäuses, in dem die elektronische Steuereinheit untergebracht ist, usw. benötigt, erhöht sich die Anzahl der Bauteile. Unter Einbeziehung der obigen Aufgaben wird daher die elektrische Antriebsvorrichtung benötigt, die zur Größenreduktion in radialer Richtung und Reduzierung der Bauteileanzahl in der Lage ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige elektrische Antriebsvorrichtung und eine neuartige elektrische Servolenkvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, die Größenzunahme in radialer Richtung der elektrischen Antriebsvorrichtung zu unterdrücken, die durch die Elektromotoreinheit gebildet ist, in der die elektronische Steuereinheit mit dem redundanten System integriert ist, und die eine einfache Struktur aufweisen, die durch eine möglichst kleine Bauteileanzahl konfiguriert ist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine elektrische Antriebsvorrichtung umfasst: ein Motorgehäuse, in dem ein Elektromotor untergebracht ist, der ein mechanisches Steuerelement antreibt; einen Wärmestrahlung-Basiskörper, der an einer Stirnfläche befestigt ist, die eine zu einem Ausgangswellenbereich eine Drehwelle des Elektromotors entgegengesetzte Seite des Motorgehäuses ist und sich in Richtung der Drehwelle erstreckt, welche die zum Ausgangswellenbereich entgegengesetzte Seite ist; eine elektronische Steuereinheit eines redundanten Systems, wobei die eine elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt, und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; eine weitere elektronische Steuereinheit des redundanten Systems, wobei die weitere elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; und eine Abdeckung, die den Wärmestrahlung-Basiskörper und die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten abdeckt und mit der Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube flüssigkeitsdicht verbunden ist.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Platinen der elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems am Motorgehäuse durch den Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt sind und von diesem abgestützt werden, ist ein Gehäuse zur Aufnahme der elektronischen Steuereinheit nicht erforderlich, wodurch eine Größenreduktion erreicht wird. Ferner ist ein Dichtungsabschnitt nur ein Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse und der Abdeckung. Daher können eine zusätzliche Struktur des Dichtungsabschnitts, ein zum Abdichten erforderliches Dichtungsbauteil und eine Schraube entfallen, wodurch sich die Bauteileanzahl verringert.
Figurenliste

1 zeigt eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Lenkvorrichtung als ein Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird.
2 zeigt eine allgemeine perspektivische Ansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung des Standes der Technik.
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem eine Drehwinkel-Erfassungsplatine in einer Elektromotoreinheit montiert ist.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmestrahlung-Basiskörpers, der an der Elektromotoreinheit befestigt ist.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem der Wärmestrahlung-Basiskörper an der Elektromotoreinheit montiert ist.
7 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung einer Befestigungsweise der Elektromotoreinheit und des Wärmestrahlung-Basiskörpers.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem eine elektrische Steuereinrichtung (eine elektronische Steuereinheit) mit einem redundanten System am Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist.
9 zeigt einen Längsquerschnitt an einer Linie A-A von 8 und veranschaulicht ein modifiziertes Beispiel.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das nachfolgende Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst alle Konstruktionsmodifikationen und Äquivalente, die zum technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gehören.
Bevor das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargelegt wird, wird eine Konfiguration einer Lenkvorrichtung als ein Beispiel, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, kurz unter Verwendung von 1 erläutert. Ferner wird zum erleichterten Verständnis der vorliegenden Erfindung eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkung des Standes der Technik ebenso anhand von 2 kurz erläutert.
Zuerst wird eine Lenkvorrichtung zum Lenken von Vorderrädern eines Fahrzeugs erläutert. Eine Lenkvorrichtung 1 ist wie in 1 gezeigt konfiguriert. Ein Ritzel (nicht dargestellt) ist an einem unteren Ende einer Lenkwelle 2 vorgesehen, die mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) verbunden ist. Dieses Ritzel steht mit einer Zahnstange (nicht dargestellt) in Eingriff, die sich in rechte und linke Richtungen einer Fahrzeugkarosserie erstreckt. Eine Spurstange 3 zum Lenken der Vorderräder in die rechten und linken Richtungen ist jeweils mit beiden Enden der Zahnstange verbunden. Die Zahnstange ist in einem Zahnstangengehäuse 4 unterbracht. Zwischen dem Zahnstangengehäuse 4 und jeder Spurstange 3 ist eine Gummimanschette 5 vorgesehen.
Die Lenkvorrichtung 1 ist mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung 6 zum Unterstützen eines Drehmoments bei einem Drehvorgang des Lenkrads versehen. Das heißt, ein Drehmomentsensor 7, der eine Drehrichtung und ein Drehmoment der Lenkwelle 2 erfasst, ist vorgesehen. Außerdem ist eine Elektromotoreinheit 8 vorgesehen, die eine Lenkhilfskraft an die Zahnstange über ein Getriebe 10 basierend auf einem Erfassungswert des Drehmomentsensors 7 bereitstellt. Zudem ist eine elektronische Steuervorrichtungseinheit (ECU) 9 vorgesehen, die einen in der Elektromotoreinheit 8 angeordneten Elektromotor steuert. Die Elektromotoreinheit 8 der elektrischen Servolenkvorrichtung 6 ist mit dem Getriebe 10 an drei Bereichen eines Außenumfangs an einer Ausgangswellenseite der Elektromotoreinheit 8 mit Schrauben (nicht dargestellt) verbunden. Die elektronische Steuereinheit 9 ist auf einer zur Ausgangswellenseite der Elektromotoreinheit 8 gegenüberliegenden Seite angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, ist die Elektromotoreinheit 8 der elektrischen Servolenkvorrichtung des Standes der Technik aus einem Motorgehäuse 11A mit einem zylindrischen Bereich, der aus einer Aluminiumlegierung usw. hergestellt ist, und dem Elektromotor (nicht dargestellt) ausgebildet, der in der Elektromotoreinheit 8 angeordnet ist. Die elektronische Steuereinheit 9 ist aus einem ECU-Gehäuse 11B, das auf einer zu einer Ausgangswelle des Motorgehäuses 11A entgegengesetzten Seite in Axialrichtung des Motorgehäuses 11A angeordnet ist und aus einer Aluminiumlegierung usw. hergestellt ist, und einer elektronischen Steueranordnung (nicht dargestellt) gebildet, die im ECU-Gehäuse 11B untergebracht ist.
Das Motorgehäuse 11A und das ECU-Gehäuse 11B sind an deren gegenüberliegenden Stirnflächen mit Befestigungsschrauben fest miteinander verbunden. Die im ECU-Gehäuse 11B untergebrachte elektronische Steueranordnung ist durch eine Energieversorgungsschaltungseinheit, die erforderliche Energie erzeugt, eine Energieumwandlungsschaltungseinheit mit einem Leistungsschaltelement, das aus einem MOSFET oder einem IGBT gebildet ist, der den Elektromotor der Elektromotoreinheit 8 antreibt und steuert, und einer Steuerschaltungseinheit konfiguriert, die das Leistungsschaltelement steuert. Ausgangsanschlüsse des Leistungsschaltelements und Eingangsanschlüsse des Elektromotors sind über eine Sammelschiene elektrisch verbunden.
Ein aus Kunstharz hergestelltes Deckelelement (oder Abdeckelement) 12, das ebenfalls als Verbindungsanschlussanordnung verwendet wird, ist an einer Stirnfläche des ECU-Gehäuses 11B mit Befestigungsschrauben befestigt. Das Deckelelement 12 ist mit einem Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12A zur Energieversorgung, einem Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12B für Erfassungssensoren und einem Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12C für eine Steuerzustandsausgabe versehen, durch die ein Steuerzustand an eine externe Vorrichtung ausgegeben wird. Die im ECU-Gehäuse 11B untergebrachte elektronische Steueranordnung wird mit Energie von einer Energieversorgung durch den Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12A zur Energiezufuhr des Kunstharz-Deckelelements 12 mit Energie versorgt. Darüber hinaus werden der elektronischen Steueranordnung Erfassungssignale eines Betriebszustands usw. von den Erfassungssensoren durch den Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12B für Erfassungssensoren bereitgestellt. Ein aktuelles Steuerzustandssignal der elektronischen Servolenkvorrichtung wird von der elektronischen Steueranordnung über den Verbinderanschluss-Formgebungsbereich 12C für die Steuerzustandsausgabe ausgegeben.
Hierbei ist das Deckelelement 12 so geformt, dass es die gesamte Öffnung des ECU-Gehäuses 11B abdeckt. Die Größe eines jeden der Verbinderanschlüsse kann jedoch reduziert werden, sodass jeder Verbinderanschluss mit der elektronischen Steueranordnung durch im ECU-Gehäuse 11B ausgebildete Einführöffnungen verbunden werden kann.
Wenn in der elektrischen Servolenkvorrichtung 6 die Lenkwelle 2 durch die Lenkradbetätigung in irgendeine Richtung gedreht wird, erfasst der Drehmomentsensor 7 die Drehrichtung und das Drehmoment der Lenkwelle 2. Die Steuerschaltungseinheit berechnet eine Antriebbetätigungsgröße des Elektromotors basierend auf diesen Erfassungsergebnissen. Der Elektromotor wird dann durch das Leistungsschaltelement der Energieumwandlungsschaltungseinheit basierend auf der berechneten Antriebbetätigungsgröße angetrieben. Folglich dreht sich eine Ausgangswelle des Elektromotors, sodass die Lenkwelle 2 in der gleichen Richtung wie eine Richtung der Lenkradbetätigung angetrieben und gedreht wird. Diese Drehung der Ausgangswelle des Elektromotors wird durch das Ritzel (nicht dargestellt) und das Getriebe 10 auf die Zahnstange (nicht dargestellt) übertragen, und das Fahrzeug wird gelenkt. Da eine solche Konfiguration und Funktionsweisen bekannt sind, wird hier auf eine weitere Erläuterung verzichtet.
Bei einer derartigen elektrischen Servolenkvorrichtung gab es, wie oben beschrieben, in den letzten Jahren die Tendenz, dass diverse Hilfsvorrichtungen, wie z. B. die Abgassteuervorrichtung und die Sicherheitsvorkehrungsvorrichtung im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet werden sollen. Es ist daher erforderlich, dass die Hilfsvorrichtungen einschließlich der elektrischen Servolenkvorrichtung so klein wie möglich sind. Aus struktureller Sicht ist die Grenze einer axialen Länge der elektrischen Servolenkvorrichtung in einer Längsrichtung nicht streng, aber es besteht eine Tendenz, die Größenzunahme der elektrischen Servolenkvorrichtung in radialer Richtung zu begrenzen. Daher sind eine Größenreduktion der elektrischen Antriebsvorrichtung in radialer Richtung und eine Reduzierung der Bauteileanzahl wichtige Aufgaben.
Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung mit einer derartigen Konfiguration, ist die elektronische Steuereinheit, die aus der Energieversorgungsschaltungseinheit, der Energieumwandlungsschaltungseinheit und der Steuerschaltungseinheit gebildet ist, auf zwei Platinen montiert. Da diese zwei Platinen entlang der Radialrichtung im Gehäuse untergebracht und angeordnet sind, ist eine Größenreduktion in radialer Richtung schwierig. Ferner sind heutzutage insbesondere die Sicherheit der elektrischen Servolenkvorrichtung zum Lenken des Fahrzeugs erforderlich, und eine elektronische Steuereinheit mit einem redundanten System, wie beispielsweise einem System mit doppelter Redundanz, wird benötigt. Daher sind zwei Systeme der elektronischen Steuereinheit, die identisch zueinander sind, als Konfiguration zur Verbesserung des redundanten Systems erforderlich. Auch unter diesem Gesichtspunkt besteht die Tendenz, dass die Größe des Gehäuses weiter zunimmt.
Da darüber hinaus das Gehäuse zum Unterbringen der elektronischen Steuereinheit darin, Dichtungen zum Gewährleisten einer Flüssigkeitsdichtigkeit dieses Gehäuses und Schrauben zum Befestigen des Gehäuses, in dem der Elektromotor untergebracht ist, und des Gehäuses, in dem die elektronische Steuereinheit usw. untergebracht ist, benötigt werden, erhöht sich die Bauteileanzahl. Unter Einbeziehung der oben genannten Aufgaben wird daher die elektrische Antriebsvorrichtung benötigt, die in der Lage ist, die Größe in radialer Richtung zu reduzieren und die Bauteileanzahl zu reduzieren.
Vor diesem Hintergrund schlägt das vorliegende Ausführungsbeispiel die elektrische Servolenkvorrichtung mit der folgenden Konfiguration vor.
Das heißt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Wärmestrahlung-Basiskörper, der sich in Richtung einer Drehwelle eines Elektromotors in die Nähe der Drehwelle des Elektromotors erstreckt, an einer Stirnfläche eines Motorgehäuses vorgesehen, in dem der Elektromotor untergebracht ist. Ferner ist eine Platine einer elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang einer Richtung befestigt, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper mit einer ermöglichten oder sichergestellten Wärmeleitung zwischen der Platine und dem Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt. Darüber hinaus ist eine Platine der weiteren elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang der Richtung, in der sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt, so vorgesehen, dass diese der Platine der einen elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems zugewandt ist, wobei eine Wärmeleitung zwischen der Platine und dem Wärmestrahlung-Basiskörper ermöglicht oder gewährleistet ist. Darüber hinaus ist eine Abdeckung, die diesen Wärmestrahlung-Basiskörper und diese Platinen abdeckt, an der Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube flüssigkeitsdicht befestigt.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Konfiguration der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die 3 bis 9 beschrieben 3 zeigt eine aus schräger Richtung gesehene Darstellung mit demontierten Bauteilen der elektrischen Servolenkvorrichtung des Ausführungsbeispiels. 4 bis 9 zeigen jeweils eine Darstellung, die jeden Montagezustand der Bauteile der elektrischen Servolenkvorrichtung beim Zusammenbau in der Reihenfolge der Montage veranschaulicht. Die Erläuterung erfolgt gegebenenfalls mit Bezug auf jede Zeichnung.
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Servolenkvorrichtung 6. Ein aus Eisen hergestelltes ringförmiges Seitenjoch (nicht dargestellt) ist an einer Innenseite eines Motorgehäuses 20 befestigt. Der Elektromotor ist in diesem Seitenjoch untergebracht. Ein Ausgangswellenbereich 21 des Elektromotors stellt der Zahnstange die Lenkhilfskraft über das Getriebe bereit. Da die spezifische Struktur des Elektromotors bekannt ist, wird dessen Erläuterung hier weggelassen.
Das Motorgehäuse 20 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und wirkt als Wärmesenke, die am Elektromotor erzeugte Wärme und Wärme, die in elektronischen Elementen oder Bauteilen erzeugt wird, die an den anschließend beschriebenen elektronischen Steuerplatinen montiert sind, an die Außenatmosphäre abstrahlt. Der Elektromotor und das Motorgehäuse 20 bilden eine Elektromotoreinheit EM.
Eine elektronische Steuereinheit EC ist mit einer Stirnfläche des Motorgehäuses 20 verbunden, die der Seite des Ausgangswellenbereichs 21 der Elektromotoreinheit EM gegenüberliegt. Die elektronische Steuereinheit EC ist aus einer Drehpositionserfassungsplatine 22, einem Wärmestrahlung-Basiskörper 23, einer ersten Energieumwandlungsplatine 24, einer ersten Steuerplatine 25, einer zweiten Energieumwandlungsplatine 26, einer zweiten Steuerplatine 27 und einem Energieversorgungsverbinder 28 ausgebildet.
Hierbei bilden die erste Energieumwandlungsplatine 24, die erste Steuerplatine 25, die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 ein redundantes System. Eine elektronische Hauptsteuereinrichtung (eine elektronische Hauptsteuereinheit) wird durch die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die erste Steuerplatine 25 gebildet. Eine untergeordnete elektronische Steuereinrichtung (eine untergeordnete elektronische Steuereinheit) wird durch die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 gebildet.
In normalem Zustand wird der Elektromotor durch die elektronische Hauptsteuereinheit angetrieben und gesteuert. Wenn jedoch ein anormaler Zustand oder ein Fehler in der ersten Energieumwandlungsplatine 24 oder der ersten Steuerplatine 25 der elektronischen Hauptsteuereinheit auftritt, wird die Steuerung auf die untergeordnete elektronische Steuereinheit umgeschaltet, und der Elektromotor wird durch die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 der untergeordneten elektronischen Steuereinheit angetrieben und gesteuert.
Daher wird Wärme normalerweise von der elektronischen Hauptsteuereinheit auf den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 übertragen. Wenn der anormale Zustand oder der Fehler in der elektronischen Hauptsteuereinheit auftritt, stoppt die elektronische Hauptsteuereinheit und die untergeordnete elektronische Steuereinheit wird betrieben, woraufhin Wärme von der untergeordneten elektronischen Steuereinheit auf den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 übertragen wird. Dies wird später beschrieben.
Jedoch können sowohl die elektronische Hauptsteuereinheit als auch die untergeordnete elektronische Steuereinheit als reguläre elektronische Steuereinheit betrieben werden, obwohl die vorliegende Erfindung diese Konfiguration nicht anwendet. Wenn der anormale Zustand oder der Fehler in einer der elektronischen Steuereinheiten auftritt, treibt und steuert die andere elektronische Steuereinheit den Elektromotor mit halber Leistung an, Obwohl die Leistungsfähigkeit des Elektromotors halbiert ist, wird in diesem Fall eine sogenannte Notlauffunktion gewährleistet. Daher wird Wärme im Normalzustand von der elektronischen Hauptsteuereinheit und der untergeordneten elektronischen Steuereinheit auf den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 übertragen.
Die elektronische Steuereinheit EC ist, wie in 2 dargestellt, nicht im ECU-Gehäuse des Standes der Technik untergebracht. Daher wird Wärme von der elektronischen Steuereinheit EC nicht vom ECU-Gehäuse abgestrahlt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektronische Steuereinheit EC so konfiguriert, dass diese am Motorgehäuse 20 befestigt und von diesem abgestützt ist. Somit wird Wärme von der elektronischen Steuereinheit EC hauptsächlich vom Motorgehäuse 20 abgestrahlt. Beim Abschluss der Montage der elektronische Steuereinheit EC und der Elektromotoreinheit EM wird die elektronische Steuereinheit EC durch eine Abdeckung 29 abgedeckt. Die Abdeckung 29 und das Motorgehäuse 20 sind miteinander verbunden, wobei die Abdeckung 29 der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 zugewandt ist.
Die Abdeckung 29 ist aus Metall hergestellt. Die Abdeckung 29 ist durch Schweißen (Festklemmen) mit dem Motorgehäuse 20 fest verbunden. Auf diese Weise ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der elektrischen Servolenkvorrichtung ein Dichtungsabschnitt nur ein Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse 20 und der Abdeckung 29. Daher können eine zusätzliche Struktur des Dichtungsabschnitts, ein für die Abdichtung erforderliches Dichtungsbauteil und eine Schraube entfallen.
Da zudem ein Abstützen der elektronische Steuereinheit EC durch die Abdeckung 29 nicht erforderlich ist, kann eine Dicke der Abdeckung 29 dünn sein, was zu einer Größenreduktion der Steuereinheit EC in radialer Richtung und einer Gewichtsreduktion der Steuereinheit EC beiträgt. Wenn die Abdeckung 29 aus Metall (z. B. einer Aluminiumlegierung oder Eisen) hergestellt ist, weist die Abdeckung 29 eine Wärmestrahlungsfunktion auf. Daher wird Wärme vom Motorgehäuse 20 auf die Abdeckung 29 übertragen, sodass ein Wärmestrahlungseffekt weiter verbessert wird.
Wie oben beschrieben, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehpositionserfassungsplatine 22 an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 befestigt. Die erste Energieumwandlungsplatine 24 die erste Steuerplatine 25, die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 sind am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 befestigt, wobei diese Platinen einander zugewandt sind. Zudem ist der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 zum Abdecken der Drehpositionserfassungsplatine 22 befestigt. Ferner sind die Abdeckung 29 und das Motorgehäuse 20 so konfiguriert, dass die Abdeckung 29 flüssigkeitsdicht mit der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 verschweißt ist und ein Schweißverbindungselement zwischen der Abdeckung 29 und dem Motorgehäuse 20 ausgebildet ist. Diese Konfiguration ist eines der herausragenden Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Das heißt, das vorliegende Ausführungsbeispiel benötigt das ECU-Gehäuse wie die in 2 dargestellte elektrische Servolenkvorrichtung des Standes der Technik nicht, das auf der zur Ausgangswelle des Motorgehäuses gegenüberliegenden Seite in der Axialrichtung des Motorgehäuses angeordnet ist und aus einer Aluminiumlegierung usw. ausgebildet ist.
Demzufolge sind das ECU-Gehäuse wie beim Stand der Technik, eine Dichtung zur Sicherstellung der Flüssigkeitsdichtigkeit des ECU-Gehäuses und eine Schraube zur Befestigung des Motorgehäuses und des ECU-Gehäuses im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht erforderlich. Es ist daher möglich, die gesamte Körpergröße der elektrischen Servolenkvorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Bauteileanzahl reduziert werden, wodurch Montage-Mannstunden oder Montageprozesse reduziert werden können. Auf diese Weise kann ein endgültiger Produkt-Stücklohn (oder ein endgültiger Produkt-Stückpreis) niedergehalten werden, und dies führt zu einer verbesserten Produkt-Wettbewerbsfähigkeit.
Mit erneutem Bezug auf 3 ist ein Rotorbereich (nicht dargestellt) des Elektromotors in einem Mittelbereich des Motorgehäuses 20 angeordnet. Eine Statorwicklung ist um diesen Rotorbereich gewickelt. Die Statorwicklung ist durch eine Sternschaltung verbunden. Ein Eingangsanschluss 30 der Wicklung jeder Phase und ein neutraler Anschluss 31 jeder Phase ragen für das eine redundante System aus einer Öffnung 32 vor, die am Motorgehäuse 20 ausgebildet ist. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel das redundante System konfiguriert ist, ragt für das weitere redundante System ein weiterer Eingangsanschluss 30 der Wicklung jeder Phase und ein neutraler Anschluss 31 jeder Phase aus einer Öffnung 32 vor, die am Motorgehäuse 20 ausgebildet ist. Diese Eingangsanschlüsse 30 und neutralen Anschlüsse 31 ragen aus den Öffnungen 32 mit den Anschlüssen 30 und 31 für das eine redundante System und den Anschlüssen 30 und 31 für das weitere redundante System vor, das in einem Winkelabstand von 180° angeordnet ist.
Der Eingangsanschluss 30 der Wicklung ist mit einem Ausgangsanschluss der ersten Energieumwandlungsplatine 24 verbunden, welche die elektronische Hauptsteuereinheit für jede Phase bildet. Der neutrale Anschluss 31 für jede Phase ist mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch ein Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 verbunden und bildet einen neutralen Punkt. In gleicher Weise ist für das weitere redundante System der Eingangsanschluss 30 der Wicklung mit einem Ausgangsanschluss der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 verbunden, welche die untergeordnete elektronische Steuereinheit für jede Phase bildet. Zudem ist für das weitere redundante System der neutrale Anschluss 31 für jede Phase mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 verbunden und bildet den neutralen Punkt. Diese Konfigurationen sind aufgrund des redundanten Systems im Wesentlichen fast identisch.
Diese Konfigurationen sind ebenfalls eines der herausragenden Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Da die neutralen Anschlüsse 31 der elektronischen Hauptsteuereinheit und der untergeordneten elektronischen Steuereinheit für jede Phase mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 auf diese Weise verbunden sind, ist kein komplizierter Verdrahtungsweg der neutralen Anschlüsse 31 erforderlich, sodass eine Verdrahtungsstruktur extrem einfach ist. Da ein komplizierter Verdrahtungsweg der Eingangsanschlüsse 30 zu den jeweiligen Energieumwandlungsplatinen 24 und 26 nicht erforderlich ist, ist für diesen komplizierten Verdrahtungsweg auch kein Platz erforderlich. Eine Größenreduktion der elektronischen Steuereinheit EC kann folglich erreicht werden. Dies wird anhand von 8 erläutert.
Hierbei wird ein Lager, das eine den Rotorbereich bildenden Drehwelle abstützt, zwischen den zwei Öffnungen 32 des Motorgehäuses 20 vorgesehen, obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Eine Dichtplatte 33 ist an der Stirnflächenseite des Motorgehäuses 20 zum Abdecken dieses Lagerbereichs von außen vorgesehen. Die Dichtplatte 33 ist eine Platte, die den Rotorbereich von außen schützt, und ist so vorgesehen, dass nach dem Befestigen der Platte 29 ein Füllstoff, der eine Innenseite der Abdeckung 29 ausfüllt, nicht in den Rotorbereich eintritt. Obwohl der Füllstoff durch die Öffnung 32 zur Wicklungsseite fließt, erzeugt dies hierbei keine nachteilige Wirkung, da sich die Wicklungen nicht drehen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist die Drehpositionserfassungsplatine 22 an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 mit Schrauben 34 befestigt. Der neutrale Anschluss 31 für jede Phase ist mit dieser Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 verbunden und bildet somit den neutralen Punkt. Zudem erstreckt sich der Eingangsanschluss 30 der Wicklung für jede Phase entlang einer Axialrichtung von einem Spalt zwischen der Öffnung 32 und der Drehpositionserfassungsplatine 22. Wie später beschrieben wird, sind die Eingangsanschlüsse 30 mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Energieumwandlungsplatinen 24 und 26 für jede Phase verbunden.
Ein GMR-(Giant-Magneto-Resistance-Effekt-)Element (nicht dargestellt) ist auf einer Oberfläche auf der Seite der Dichtplatte 33 der Drehpositionserfassungsplatine 22 vorgesehen. Das GMR-Element ist zum Aufrechterhalten von Magnetpolpositionsinformationen des Rotorbereichs zusammenwirkend mit einem Positionserfassungs-Permanentmagneten konfiguriert, der an einer Drehwelle befestigt ist, die an einer zum Ausgangswellenbereich 21 entgegengesetzten Seite befestigt ist. Zudem ist eine magnetische Abschirmplatte 35 auf einer Oberfläche gegenüber der Oberfläche vorgesehen, auf der das GMR-Element der Drehpositionserfassungsplatine 22 vorgesehen ist.
Diese magnetische Abschirmplatte 35 weist die Funktion zum Unterbinden eines Einflusses eines Magnetismus am GMR-Element auf, der durch den Betrieb der elektronischen Elemente oder Bauteile verursacht wird, die auf der ersten Energieumwandlungsplatine 24, der ersten Steuerplatine 25, der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 und der zweiten Steuerplatine 27 montiert sind.
Stützzapfen 36, die auf der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 in Richtung zu einer zum Ausgangswellenbereich 21 entgegengesetzten Seite in Axialrichtung stehen, sind einstückig mit dem Motorgehäuse 20 ausgebildet. Daher ist der Stützzapfen 36 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und seine Wärmeleitfähigkeit ist hoch. Die Stützzapfen 36 sind in einem Winkelabstand von 180° auf gegenüberliegenden Seiten der Drehpositionserfassungsplatine 22 angeordnet. Wie später beschrieben wird, weisen die Stützzapfen 36 nicht nur die Funktion zum Befestigen und Abstützen des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23, sondern auch zum Übertragen von Wärme vom Wärmestrahlung-Basiskörper 23 zum Motorgehäuse 20 auf.
Die Stützzapfen 36 sind in einer Form ausgebildet, die den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 an drei Oberflächen des Stützzapfen 36, die eine Vorderfläche und Seitenflächen bilden, die an beiden Seiten der Vorderfläche des Stützzapfen 36 ausgebildet sind, thermisch berührt oder kontaktiert. Zum Vergrößern einer Wärmeleitfläche des Stützzapfens 36 sind die Seitenflächen des Stützzapfens 36 zudem mit schräger Oberfläche ausgebildet, die sich in Axialrichtung schräg zu einem spitzen Ende erstreckt. Anhand dieser Form ist eine Seitenfläche des Stützzapfens 36 länger und eine große Wärmeleitfläche kann gewährleistet werden. Auf der Vorderseite und einer Rückseite des Stützzapfens 36 sind Einführöffnungen ausgebildet, in welche die Befestigungsschraube eingeführt wird.
In 3, 5 und 6 ist der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 aus einer Aluminiumlegierung mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt und ist aus einem im Wesentlichen rechteckigen Quader ausgebildet. Im Grunde ist der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 im Wesentlichen mittig an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 am Motorgehäuse 20 so angeordnet, dass dieser durch eine Region auf einer Erstreckungslinie der Drehwelle des Rotorbereichs verläuft und sich zu einer zum Ausgangswellenbereich 21 entgegengesetzten Seite hin in Axialrichtung erstreckt. Die nachfolgend erwähnten elektronischen Steuerplatinen des redundanten Systems sind in der Axialrichtung angeordnet, wobei dieser Wärmestrahlung-Basiskörper 23 ein Zentrum oder eine Mitte bildet. Diese Konfiguration ist ebenfalls eines der herausragenden Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Auf einer unteren Seite einer jeden der beiden Seitenflächen 23S des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 ist ein Stützzapfen-Befestigungsbereich 38 ausgebildet, an dem der Stützzapfen 36 befestigt ist. Auf einer oberen Seite einer jeden der beiden Seitenflächen 23S ist ein Verbinder-Befestigungsbereich 39 ausgebildet. Der Stützzapfen-Befestigungsbereich 38 ist in einer vertieften Form mit einer Oberfläche, die der Vorderfläche des Stützzapfens zugewandt ist, und Oberflächen 36 ausgebildet, die den jeweiligen Seitenflächen des Stützzapfen 36 zugewandt sind. Der Stützzapfen 36 ist in diesem vertieften Bereich untergebracht und darin eingepasst. Auf der Oberfläche des Stützzapfen-Befestigungsbereichs 38, die der Vorderfläche des Stützzapfens 36 zugewandt ist, sind Schraubeneinführöffnungen 40 ausgebildet, in welche die Befestigungsschraube eingeschraubt wird.
Die Oberflächen des Stützzapfen-Befestigungsbereichs 38, die den jeweiligen Seitenflächen des Stützzapfen 36 zugewandt sind, sind mit schrägen Flächen so geformt, dass diese sich zu einer oberen Seite in einer Linie mit dem schrägen Stützzapfen verjüngen. Anhand dieser Form kann eine große Wärmeleitfläche für Wärme, die vom Wärmestrahlung-Basiskörper 23 zum Stützzapfen 36 hin übertragen wird gewährleistet werden. Darüber hinaus kann diese Form als Führung beim Einsetzen oder Einpassen des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 (der Stützzapfen-Befestigungsbereiche 38) auf oder in den Stützzapfen 36 dienen.
Da die Seitenflächen des Stützzapfens 36 und die Oberflächen des Stützzapfen-Befestigungsbereichs 38, die diesen Seitenflächen des Stützzapfens 36 zugewandt sind, die schrägen Flächen sind, werden die jeweiligen gegenüberliegenden Flächen passgenau angeordnet, sodass ein Spiel oder eine Schwingung zwischen dem Stützzapfen 36 und dem Wärmestrahlung-Basiskörper 23 unterbunden werden kann. Es ist daher möglich, eine unnötige Schwingung des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 zu unterbinden.
Der Verbinder-Befestigungsbereich 39, der an der oberen Seite des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 vorgesehen ist, ist in einer Form ausgebildet, in die der Energieversorgungsverbinder 28 eingepasst ist. Dies wird anhand von 8 erläutert.
6 zeigt einen Montagezustand des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 aus einer zur Seitenfläche 23S des in 5 dargestellten Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 gegenüberliegenden Seite gesehen.
Wie in 6 dargestellt, werden die Stützzapfen-Befestigungsbereiche 38 entlang des am Motorgehäuse 20 ausgebildeten Stützzapfens 36 nach unten bewegt. Wenn die Stützzapfen-Befestigungsbereiche 38 dann eine vorgegebene Position erreichen, werden der Stützzapfen 36 und der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 mit den Befestigungsschrauben 41 fest verbunden. In diesem Zustand ist der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 auf der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 an der im Wesentlichen mittleren Position auf der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 befestigt. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Länge einer Befestigungsfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23, der an der Stirnseite des Motorgehäuses 20 befestigt ist, hierbei im Wesentlichen identisch mit den nachstehend beschriebenen Steuerplatinen 25 und 27 hergestellt ist, wird der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 so befestigt, dass dieser die Mitte der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 kreuzt.
Anhand dieser Struktur ist es somit möglich, Wärme von den nachfolgend beschriebenen elektronischen Steuerplatinen an den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 zu übertragen und zudem Wärme des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 an den Stützzapfen 36 zu übertragen. Da Wärme von den elektronischen Steuerplatinen vom Motorgehäuse 20 ohne Verwendung des herkömmlichen ECU-Gehäuses des Standes der Technik abgestrahlt werden kann, ist es möglich, die gesamte Körpergröße der elektrischen Servolenkvorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Bauteileanzahl reduziert wird, wodurch Montage-Mannstunden oder Montageprozesse reduziert werden. Hinsichtlich eines Kontaktbereichs zwischen dem Stützzapfen 36 und dem Wärmestrahlung-Basiskörper 23 kann hierbei zur Erhöhung des Wärmekontakts (zur Reduzierung eines Grenzflächen-Wärmewiderstands) ein Wärmestrahlungsfunktionselement, wie z. B. ein Klebstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, eine Wärmestrahlungsfolie und ein Wärmestrahlungsfett, zwischen dem Stützzapfen 36 und dem Wärmestrahlung-Basiskörper 23 angeordnet werden.
Mit erneutem Bezug auf 5 ist auf einer Platinenbefestigungsfläche 23F, die einer Vorderseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 entspricht, eine Befestigungsfläche ausgebildet, an der die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die erste Steuerplatine 25 befestigt sind. Wie in 3 und 8 dargestellt, ist die erste Energieumwandlungsplatine 24 an der Vorderseitenfläche des Wärmestrahlung-Grundkörpers 23 befestigt, und die erste Steuerplatine 25 ist von einer Außenseite der ersten Energieumwandlungsplatine 24 befestigt.
Gleichermaßen ist auf einer Platinenbefestigungsfläche 23F, die einer Rückseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 entspricht, eine Befestigungsfläche ausgebildet, an der die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 befestigt sind. Wie in 3 dargestellt, ist die zweite Energieumwandlungsplatine 26 an der Rückseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 befestigt, und die zweite Steuerplatine 27 ist von einer Außenseite der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 befestigt.
Die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 sind jeweils auf Metallsubstraten aus Metall, wie z. B. Aluminium mit guter Wärmeleitfähigkeit, mit einem Leistungsschaltelement, das aus einer Vielzahl von MOSFET's gebildet ist, die eine Energieumwandlungsschaltung bilden, und einem Ausgangsanschluss für die Ausgabe dieses Leistungsschaltelements versehen. Ferner sind die erste Energieumwandlungsschaltung 24 und die zweite Energieumwandlungsschaltung 26 jeweils mit Spulen, die eine Energieversorgungsschaltung bilden, aus MOSFET's konfigurierten Schaltelementen und diversen Verbinderanschlüsse versehen. Da eine große Anzahl von Schaltelementen, von denen jedes das Schalten eines großen Stroms ausführt, auf der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 montiert sind, ist ein Wärmewert sowohl der ersten Energieumwandlungsplatine 24 als auch der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 hoch. Die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 sind daher Haupt-Wärmeerzeugungsquellen. Obwohl Wärme auch von der ersten Steuerplatine 25 und der zweiten Steuerplatine 27 erzeugt wird, wird diese Wärme an den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 übertragen und strahlt vom Wärmestrahlung-Basiskörper ab. Dies wird später beschrieben.
Die Metallsubstrate der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 sind an vertieften Aufnahmebereichen 42, die an den Vorder- und Rückseiten des Wärmestrahlung-Basiskörper 23, wie in 5 und 6 dargestellt, ausgebildet sind, mit Befestigungsschrauben befestigt. Das Leistungsschaltelement ist zwischen dem Metallsubstrat und dem vertieften Aufnahmebereich 42 angeordnet. Zum Verbessern des Wärmeleitverhaltens ist ein Wärmestrahlungsfunktionselement, wie z. B. ein Klebstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, eine Wärmestrahlungsfolie und ein Wärmestrahlungsfett, zwischen dem Leistungsschaltelement und dem vertieften Aufnahmebereich 42 angeordnet.
Hierbei ist es selbstverständlich möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der das Metallsubstrat den vertieften Aufnahmebereich 42 mit dem Leistungsschaltelement kontaktiert, das an einer zum vertieften Aufnahmebereich 42 gegenüberliegenden Seite positioniert ist. Zur effizienten Übertragung der Wärme des Leistungsschaltelements zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 wird in diesem Ausführungsbeispiel jedoch die Konfiguration eingesetzt, bei der das Leistungsschaltelement den vertieften Aufnahmebereich 42 berührt.
Durch den Einsatz der Konfiguration, bei der die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 in den jeweiligen am Wärmestrahlung-Basiskörper ausgebildeten vertieften Aufnahmebereichen 42 untergebracht sind, sind in diesem Ausführungsbeispiel die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 somit im Wärmestrahlung-Basiskörper 23 untergebracht, wodurch die Größenzunahme in radialer Richtung der elektronischen Steuereinheit EC unterbunden wird.
Wie in 3 dargestellt, sind die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 ferner an den jeweiligen Platinenbefestigungsflächen 23F des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 zum Abdecken der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 mit Befestigungsschrauben 47 befestigt. Das heißt, sowohl die erste Steuerplatine 25 als auch die zweite Steuerplatine 27 ist an einem ebenen Befestigungsflächenbereich 44 befestigt, der den vertieften Aufnahmebereich 42 umschließt, der an der Platinenbefestigungsfläche 23F des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 mit den Befestigungsschrauben 47 befestigt ist.
Ein Mikrocomputer 48, der die Schaltelemente der Energieumwandlungsschaltung steuert, und dessen Peripherievorrichtung 49 sind auf einer Harzplatte, die aus synthetischem Harz usw. hergestellt ist, sowohl der ersten Steuerplatine 25 als auch der zweiten Steuerplatine 27 montiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Elektrolytkondensator 43, der die Energieversorgungsschaltung bildet, sowohl an der ersten Steuerplatine 25 als auch der zweiten Steuerplatine 27 montiert.
Da eine Körpergröße des Elektrolytkondensators 43 erheblich ist, ist es schwierig, den Elektrolytkondensator 43 im vertieften Aufnahmebereich 42 unterzubringen. Daher ist der Elektrolytkondensator 42 sowohl an der ersten Steuerplatine 25 als auch der zweiten Steuerplatine 27 montiert. Da Platz bis zur Abdeckung 29, wie in 3 dargestellt, ausreichend vorhanden ist, erzeugt dies, obwohl die Elektrolytkondensatoren 43 angeordnet sind, keine nachteilige Wirkung.
Hierbei ist zwischen dem vertieften Aufnahmebereich 42 und dem ebenen Befestigungsflächenbereich 44 ein Durchgangsraum 45 gebildet, der zu einem Durchgang wird, wenn die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 befestigt sind. Dieser Durchgangsraum 45 ist zum Kühlen des vertieften Aufnahmebereichs 42 durch die Luft ausgebildet. Die Wärme von der ersten Steuerplatine 25 und der zweiten Steuerplatine 27 strömt daher zur Luft im Durchgangsraum 45 oder wird dahin übertragen, und ebenso zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 durch den ebenen Befestigungsflächenbereich 44 übertragen.
Wie in 5 dargestellt, ist ein vertiefter Verbinder-Aufnahmebereich 46 an einer oberen Stirnfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 an einer zur Befestigungsseite des Wärmestrahlung-Basiskörper 23 entgegengesetzten Seite ausgebildet. Dieser vertiefte Verbinder-Aufnahmebereich 46 nimmt darin ein Innenseitenende des Energieversorgungsverbinders 28 auf und weist die Funktion zum Positionieren des Energieversorgungsverbinders 28 auf.
7 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung eines Befestigungszustands des Stützzapfens 36 und des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23. Ein Endbereich einer Drehwelle 50, die eine zum Ausgangswellenbereich 21 entgegengesetzte Seite ist, ist auf der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 positioniert. Ein Magnethalteelement 51 ist an diesem Endbereich der Drehwelle 50 befestigt. Das Magnethalteelement 51 nimmt darin den Positionserfassung-Permanentmagneten 52 auf, der einen Positionserfassungssensor bildet. Dieser Positionserfassung-Permanentmagnet 52 ist so polarisiert, dass eine Vielzahl von Einzelmagneten ringförmig angeordnet ist.
Die Dichtplatte 33 ist zwischen dem Positionserfassung-Permanentmagnet 52 und der Drehpositionserfassungsplatine 22 angeordnet. Diese Dichtplatte 33 ist an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 befestigt und schirmt einen Raum, in dem die Drehwelle 50 angeordnet ist, von einem Raum ab, der auf der Seite der Drehpositionserfassungsplatine 22 angeordnet ist. Damit kann der Raum, in dem die Drehwelle 50 angeordnet ist, flüssigkeitsdicht oder hermetisch vom Raum auf der Seite der Drehpositionserfassungsplatine 22 abgeschirmt werden.
Somit wird Wasser oder Feuchtigkeit, die durch die Drehwelle 50 eintreten, daran gehindert, sich in einen Raum zu bewegen oder in diesen einzudringen, in dem die elektronischen Steuerplatinen angeordnet sind, wodurch ein nachteiliger Effekt auf die elektronischen Elemente oder Bauteile, die auf den elektronischen Steuerplatinen montiert sind, aufgrund des Wassers oder der Feuchtigkeit unterbunden wird. Selbstverständlich können Staub oder Partikel, die durch die Drehung des Elektromotors erzeugt werden, am Eintritt gehindert werden. Dies führt zu einem Effekt, der ein Versagen der elektronischen Elemente oder Bauteile verhindert.
Hierbei kann ein Sensor, der das Wasser oder die Feuchtigkeit erfasst, auf der Drehpositionserfassungsplatine 22 vorgesehen werden, der dann das Eindringen von Wasser oder Feuchtigkeit erfasst. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verbindungsbereich nur an einer zugewandten Fläche zwischen dem Motorgehäuse 20 und der Abdeckung 29 ausgebildet ist, ist es denkbar, dass das Wasser oder die Feuchtigkeit von diesem Verbindungsbereich nach innen eindringt. Da die Drehpositionserfassungsplatine 22 in der Nähe der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 befestigt ist, ist es möglich, wenn der Sensor, der das Wasser oder die Feuchtigkeit erfasst, auf der Drehpositionserfassungsplatine 22 angeordnet ist, das Wasser oder die Feuchtigkeit frühestmöglich zu erfassen.
Das GMR-Element 53 ist an der Oberfläche der Drehpositionserfassungsplatine 22 auf der Seite des Positionserfassung-Permanentmagneten 52 montiert und an einer dem Positionserfassung-Permanentmagneten 52 zugewandten Position angeordnet. Somit ist das GMR-Element 53 mit dem Motorgehäuse 20 fest verbunden. Das heißt, die Drehwelle 50, an welcher der Positionserfassung-Permanentmagnet 52 befestigt ist, wird durch die Stirnfläche des Motorgehäuses 20 abgestützt, und die Drehpositionserfassungsplatine 22, an der das GMR-Element 53 montiert ist, ist ebenfalls an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 befestigt. Da die Positionen des Positionserfassung-Permanentmagneten 52 und der Drehpositionserfassungsplatine 22 an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 bestimmt sind, kann daher die Genauigkeit der Montage des GMR-Elements 53 verbessert und ein präzises Erfassungssignal erhalten werden.
In 7 sind in einem Zustand, bei dem die Stützzapfen-Befestigungsbereiche 38 des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 zu den jeweiligen Stützzapfen 36 bewegt und auf diese aufgesetzt sind, die Befestigungsschrauben 41 in den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 von einer radial äußeren Seite zu einer radial inneren Seite durch die Stützzapfen 36 eingeschraubt, und die Stützzapfen 36 und der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 sind mittels der Befestigungsschrauben 41 fest verbunden.
Diese Befestigungsrichtung der Befestigungsschraube 41 ist ebenfalls eines der herausragenden Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsschrauben 41 von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite durch die Stützzapfen 36 in den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 eingeschraubt. Damit kann eine Größenreduzierung der Steuereinheit EC realisiert werden. Als derartige Befestigung ist eine Befestigungsart bekannt, bei der ein Befestigungsflansch an einem Außenumfang des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 ausgebildet ist, und dieser Befestigungsflansch an einem Außenumfang des Motorgehäuses 20 mit Befestigungsschrauben befestigt ist. Wenn jedoch der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 und das Motorgehäuse 20 an deren Außenumfangsseiten befestigt werden, tendiert die Größe in radialer Richtung dazu, um einen Betrag der Befestigung der Außenumfangsseiten zuzunehmen.
im Gegensatz dazu verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel den durch den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 und die Abdeckung 29 gebildeten Raum, und die Befestigungsschrauben 41 sind in diesem Raum positioniert. Da die Befestigungsschrauben 41 in den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 von der radial äußeren Seite zu radial inneren Seite durch die Stützzapfen 36 eingeschraubt werden, sind der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 und das Motorgehäuse 20 nicht an deren Außenumfangsseiten befestigt. Damit kann eine Größenreduktion der Steuereinheit EC realisiert werden.
Zudem sind die zwei Stützzapfen 36 am Motorgehäuse 20 Kragarme. Wenn der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 und der Stützzapfen 36 mit der Befestigungsschraube 41 befestigt werden, wird der Stützzapfen 36 daher mit einer geringfügigen Biegung am Stützzapfen 36 befestigt. Da durch diese geringfügige Biegung immer eine Last in Axialrichtung auf ein Schraubengewinde der Befestigungsschraube 41 einwirkt, kann ein Lösen der Befestigungsschraube 41 verhindert werden.
Nachdem der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 am Motorgehäuse 20 befestigt ist, werden anschließend die elektronischen Steuerplatinen des redundanten Systems befestigt.
In 8 sind die Metallsubstrate der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 an den vertieften Aufnahmebereichen 42, die an den Vorder- und Rückseiten des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 ausgebildet sind, mit Befestigungsschrauben befestigt. Da in dieser 8 die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 zusammengebaut sind, sind die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 nicht dargestellt. Durch Verwenden der Konfiguration, bei der die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 in den jeweiligen vertieften Aufnahmebereichen 42 untergebracht sind, die am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 ausgebildet sind, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 im Wärmestrahlung-Basiskörper 23 untergebracht, wodurch die Größenzunahme in radialer Richtung der elektronischen Steuereinheit EC unterdrückt wird.
Ferner sind die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 an den jeweiligen Platinenbefestigungsflächen 23F des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 zum Abdecken der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 mittels den Befestigungsschrauben 47 befestigt. Der Elektrolytkondensator 43, der für die Energieversorgungsschaltung verwendet wird, der Mikrocomputer 48, der die Schaltelemente der Energieumwandlungsschaltung steuert, und dessen Peripherievorrichtung 49 sind sowohl an der ersten Steuerplatine 25 als auch an der zweiten Steuerplatine 27 montiert.
Der Energieversorgungsverbinder 28 ist mit der oberen Stirnfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 verbunden und an den in 5 dargestellten Verbinder-Befestigungsbereichen 39 mit Befestigungsschrauben 56 befestigt. Der Energieversorgungsverbinder 28 ist mit einer im Fahrzeug montierten Batterie (nicht dargestellt) durch ein Kabel (nicht dargestellt) verbunden. Daher wird vom Energieversorgungsverbinder 28 zugeführte Energie der ersten Energieumwandlungsplatine 24, der ersten Steuerplatine 25, der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 und der zweiten Steuerplatine 27 zugeführt, und zudem dem Elektromotor zugeführt, sodass der Elektromotor angetrieben wird. Anschließend wird die Abdeckung 29 an der Stirnfläche des Motorgehäuses 20 zum Abdichten der elektronischen Steuereinheit EC befestigt.
Wie oben erläutert, sind die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die erste Steuerplatine 25 an der Vorderseite des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 vorgesehen, und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 sind auf der Rückseite des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 vorgesehen. Daher wird im Normalzustand ein Teil der Wärme, die in einem Betriebszustand der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der ersten Steuerplatine 25 erzeugt wird, in der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 und der zweiten Steuerplatine 27 durch den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 gespeichert (oder akkumuliert). Es ist dadurch möglich, die Wärme der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der ersten Steuerplatine 25 schnell und effizient abzuführen. Es versteht sich von selbst, dass die meiste Wärme, mit Ausnahme dieser Wärme, vom Motorgehäuse 20 durch den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 abstrahlt.
Ferner ragt ein Ausgangsanschluss 54 für jede Phase sowohl der ersten Energieumwandlungsplatine 24 als auch der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 aus einer Oberseite der Drehpositionserfassungsplatine 22 zur radialen Außenseite vor. Die Ausgangsanschlüsse 24 sind mit den Eingangsanschlüssen 30 der Wicklung für die jeweiligen Phasen verbunden. Da die Eingangsanschlüsse 30 der Wicklung, die aus den Öffnungen 32 vorragen, direkt mit den Ausgangsanschlüssen 54 für die jeweiligen Phasen rund um die Öffnungen 32 verbunden sind, ohne dadurch einen komplizierten Verdrahtungsweg zu erfordern, ist kein unnötiger Platz für diesen komplizierten Verdrahtungsweg erforderlich. Eine Größenreduktion der elektronischen Steuereinheit EC kann daher erreicht werden.
Darüber hinaus ist der neutrale Anschluss 31 für jede Phase mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 verbunden und bildet einen neutralen Punkt. Gleichermaßen ist für das weitere redundante System der neutrale Anschluss 31 für jede Phase mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster auf der Verdrahtungsplatine 22 verbunden und bildet einen neutralen Punkt. Da die neutralen Anschlüsse 31 für die elektronische Hauptsteuereinheit und die untergeordnete elektronische Steuereinheit für jede Phase mit der Drehpositionserfassungsplatine 22 durch das Verdrahtungsmuster 55 auf der Verdrahtungsplatine 22 derart verbunden sind, ist kein komplizierter Verdrahtungsweg der neutralen Anschlüsse 31 erforderlich, sodass die Verdrahtungsstruktur extrem einfach ist. Da der komplizierte Verdrahtungsweg der Eingangsanschlüsse 30 zu den jeweiligen Energieumwandlungsplatinen 24 und 26 nicht erforderlich ist, ist auch kein Platz für diesen komplizierten Verdrahtungsweg erforderlich. Eine Größenreduktion der elektronischen Steuereinheit EC kann somit erreicht werden.
Darüber hinaus wird in der wie oben beschriebenen zusammengebauten elektronischen Steuereinheit EC insbesondere ein Teil der Wärme, die in der ersten Energieumwandlungsplatine 24 (oder der zweiten Energieumwandlungsplatine 26) erzeugt wird, in der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 (oder der ersten Energieumwandlungsplatine 24) durch den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 gespeichert (oder akkumuliert), und der größte Teil der zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 übertragenen Wärme wird durch die Stützzapfen 36 an das Motorgehäuse 20 übertragen und vom Motorgehäuse 20 abgestrahlt.
In der oben erläuterten Konfiguration ist die Befestigungsfläche, an der die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die erste Steuerplatine 25 befestigt sind, auf der Platinenbefestigungsfläche 23F entsprechend der Vorderseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 ausgebildet. Die Befestigungsfläche, an der die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 befestigt sind, ist auf der Platinenbefestigungsfläche 23F entsprechend der Rückseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 ausgebildet. Die Platinenbefestigungsfläche 23F, die der Vorderseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 entspricht, und die Platinenbefestigungsfläche 23F, die der Rückseitenfläche des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 entspricht, sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet. Folglich sind die erste Energieumwandlungsplatine 24, die erste Steuerplatine 25, die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Es ist jedoch vorteilhaft, dass eine Wärmekapazität der Platine, welche die in den elektronischen Elementen oder Bauteilen erzeugte Wärme schnell speichert (oder akkumuliert), zum effektiven Abführen der in den elektronischen Elementen oder Bauteilen der elektronischen Steuereinheit erzeugten Wärme groß ist. Es ist ferner von Vorteil, dass eine Wärmekapazität der weiteren elektronischen Steuereinheit (z. B. der untergeordneten elektronischen Steuereinheit zum effizienten Abführen der in der elektronischen Steuereinheit (z. B. der elektronischen Hauptsteuereinheit) erzeugten Wärmegroß ist. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, dass eine Kontaktfläche, die den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 berührt, zum effizienten Abführen der in der elektronischen Steuereinheit erzeugten Wärme groß ist. Aus diesen Gründen verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel die folgende Konfiguration. Diese Konfiguration ist ebenfalls eines der herausragenden Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zuerst die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 befestigt, wobei diese Platinen 25 und 27 schräggestellt oder geneigt sind, und eine Platinenfläche sowohl der ersten Steuerplatine 25 als auch der zweiten Steuerplatine 27 ist groß festgelegt, sodass eine große Wärmekapazität zum Speichern (oder Akkumulieren) der Wärme gewährleistet ist. Ferner werden die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 befestigt, wobei diese Platinen 24 und 26 schräggestellt oder geneigt sind, und eine Kontaktfläche sowohl der ersten Energieumwandlungsplatine 24 als auch der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 mit dem Wärmestrahlung-Basiskörper 23 ist groß festgelegt, sodass eine rasche Abfuhr der Wärme von der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 gewährleistet ist.
In 9 sind die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 am Wärmestrahlung-Basiskörper 23 befestigt, wobei diese Platinen 24 und 26 schräggestellt oder geneigt sind, sodass diese sich zu einer unteren Seite in Bezug auf den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 erweitern oder verbreitern. Wenn die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 derart geneigt oder schräg gestellt sind, vergrößert sich die Platinenfläche im Vergleich zu einem Fall, bei dem, wie in 3 dargestellt, die erste Steuerplatine 25 und die zweite Steuerplatine 27 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Da eine zusätzliche Wärmespeicherung oder Akkumulierung durch diese vergrößerte Platinenfläche erfolgen kann, ist es somit möglich, die Wärme, die in den auf den Platinen montierten elektronischen Elementen oder Bauteilen erzeugt wird, rasch abzuführen. Die Wärmebeständigkeit der elektronischen Elemente oder Bauteile kann daher verbessert werden.
Zudem sind die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die erste Steuerplatine 25 auf der Vorderseite des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 vorgesehen, und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 und die zweite Steuerplatine 27 sind auf der Rückseite des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 vorgesehen. Daher wird im Normalzustand ein Teil der in einem Betriebszustand der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der ersten Steuerplatine 25 erzeugten Wärme in der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 und der zweiten Steuerplatine 27 durch den Wärmestrahlung-Basiskörper 23 gespeichert (oder akkumuliert). Es ist somit möglich, die Wärme der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der ersten Steuerplatine 25 rasch und effizient abzuführen.
Durch Neigen der ersten Steuerplatine 25 und der zweiten Steuerplatine 27 wird außerdem ein Abstand zwischen einer Innenoberfläche der Abdeckung 29 und der ersten Steuerplatine 25 sowie der zweiten Steuerplatine 27 verkürzt, und die Wärme von der ersten Steuerplatine 25 und der zweiten Steuerplatine 27 wird auf einfache Weise auf die Abdeckung 29 übertragen, wodurch eine Wärmeabstrahlmenge von der Abdeckung 29 zunimmt.
Obwohl die folgende Konfiguration in 9 nicht dargestellt ist, kann der Wärmestrahlung-Basiskörper 23 ferner in einer schräggestellten oder geneigten Form ausgebildet sein, damit sich dieser zu einer unteren Seite in Übereinstimmung mit den Neigungsformen der ersten Steuerplatine 25 und der zweiten Steuerplatine 27 erweitert oder verbreitert, und die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 können an den Neigungsflächen des Wärmestrahlung-Basiskörpers 23 mit diesem geneigten Platinen 24 und 26 befestigt werden. Wenn die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 auf diese Weise schräg gestellt oder geneigt sind, kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem, wie in 3 dargestellt, die erste Energieumwandlungsplatine 24 und die zweite Energieumwandlungsplatine 26 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, eine Kontaktfläche sowohl der ersten Energieumwandlungsplatine 24 als auch der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 vergrößert werden. Da eine rasche Wärmeabfuhr von der ersten Energieumwandlungsplatine 24 und der zweiten Energieumwandlungsplatine 26 zum Wärmestrahlung-Basiskörper 23 durch diese vergrößerte Kontaktfläche erfolgen kann, kann eine Wärmebeständigkeit der elektronischen Elemente oder Bauteile verbessert werden.
Wie oben im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Wärmestrahlung-Basiskörper, der sich in der Axialrichtung des Elektromotors erstreckt, an der Stirnseite des Motorgehäuses vorgesehen, und die Platinen der elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems sind am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang einer Richtung befestigt, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt, wobei eine Wärmeleitung zwischen den Platinen und dem Wärmestrahlung-Basiskörper ermöglicht oder gewährleistet ist. Ferner ist die Abdeckung, die diesen Wärmestrahlung-Basiskörper und die Platinen abdeckt, an der Stirnseite des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube befestigt. Daher kann eine Größenreduktion der elektrischen Antriebsvorrichtung in radialer Richtung erreicht werden. Da die Wärme von jeder Platine durch den Wärmestrahlung-Basiskörper auf das Gehäuse der Elektromotoreinheit abstrahlt, ist es, obwohl die Größenreduktion erfolgt ist, zudem möglich, die Wärme von der Platine effektiv nach außen abzustrahlen. Darüber hinaus ist ein Gehäuse zur Aufnahme der elektronischen Steuereinheit nicht erforderlich, und ein Dichtabschnitt ist nur ein Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse und der Abdeckung. Daher können eine zusätzliche Struktur des Dichtungsabschnitts, ein für die Abdichtung erforderliches Dichtungsbauteil und eine Schraube entfallen, wodurch sich die Bauteileanzahl reduziert.
Wie oben erläutert, weist das vorliegende Ausführungsbeispiel die folgende Konfiguration auf. Der Wärmestrahlung-Basiskörper, der sich in die Richtung der Drehwelle des Elektromotors in die Nähe der Drehwelle des Elektromotors erstreckt, ist an der Stirnfläche des Motorgehäuses vorgesehen, in dem der Elektromotor untergebracht ist. Ferner ist die Platine der einen elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang einer Richtung befestigt, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt, wobei eine Wärmeleitung zwischen der Platine und dem Wärmestrahlung-Basiskörper ermöglicht oder gewährleistet ist. Zudem ist die Platine der weiteren elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems am Wärmestrahlung-Basiskörper entlang der Richtung befestigt, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper so erstreckt, dass diese der Platine der einen elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems zugewandt ist, wobei eine Wärmeleitung zwischen der Platine und dem Wärmestrahlung-Basiskörper ermöglicht oder sichergestellt ist. Darüber hinaus ist die Abdeckung, die diesen Wärmestrahlung-Basiskörper und die Platinen abdeckt, an der Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube befestigt.
Da die Platinen der elektronischen Steuereinheit des redundanten Systems gemäß der Konfiguration der vorliegenden Erfindung durch den Wärmestrahlung-Basiskörper am Motorgehäuse befestigt und von diesem abgestützt werden, ist ein Gehäuse zum Unterbringen der elektronischen Steuereinheit nicht erforderlich, wodurch eine Größenreduktion erreicht wird. Ferner ist ein Dichtungsabschnitt nur ein Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse und der Abdeckung. Daher können eine zusätzliche Struktur des Dichtungsabschnitts, ein zum Abdichten erforderliches Dichtungsbauteil und eine Schraube entfallen, wodurch sich die Bauteileanzahl verringert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst alle Konstruktionsmodifikationen. Das obige Ausführungsbeispiel ist ein Ausführungsbeispiel das zum leichten Verständnis der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert wurde, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf das Ausführungsbeispiel mit allen oben beschriebenen Elementen oder Bauteilen beschränkt. Zudem kann ein Teil der Konfiguration des Ausführungsbeispiels durch eine Konfiguration anderer Ausführungsbeispiele ersetzt werden. Darüber hinaus kann die Konfiguration anderer Ausführungsbeispiele zur Konfiguration des Ausführungsbeispiels hinzugefügt werden. Außerdem kann in Bezug auf einen Teil der Konfiguration des Ausführungsbeispiels die Konfiguration anderer Ausführungsbeispiele hinzugefügt, entfernt und ersetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013060119 [0004]

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung, umfassend: ein Motorgehäuse, in dem ein Elektromotor untergebracht ist, der ein mechanisches Steuerelement antreibt; einen Wärmestrahlung-Basiskörper, der an einer Stirnfläche befestigt ist, die eine zu einem Ausgangswellenbereich einer Drehwelle des Elektromotors entgegengesetzte Seite des Motorgehäuses ist und sich in Richtung der Drehwelle erstreckt, welche die zum Ausgangswellenbereich entgegengesetzte Seite ist; eine elektronische Steuereinheit eines redundanten Systems, wobei die eine elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; eine weitere elektronische Steuereinheit des redundanten Systems, wobei die weitere elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; und eine Abdeckung, die den Wärmestrahlung-Basiskörper und die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten abdeckt und mit der Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube flüssigkeitsdicht verbunden ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Stirnfläche des Motorgehäuses und der Abdeckung durch ein Schweißverbindungselement aufrechterhalten bleibt.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Wärmestrahlung-Basiskörper an der Stirnfläche des Motorgehäuses an einer Position in der Nähe einer Region angeordnet ist, an der die Drehwelle angeordnet ist, und die eine elektronische Steuereinheit und die weitere elektronische Steuereinheit an entgegengesetzten Seiten des Wärmestrahlung-Basiskörpers angeordnet sind.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: der Wärmestrahlung-Basiskörper Befestigungsflächen der Platinen der einen elektronischen Steuereinheit und der weiteren elektronischen Steuereinheit, vertiefte Aufnahmebereiche, die an den jeweiligen Befestigungsflächen ausgebildet sind, und ebene Befestigungsflächenbereiche aufweist, welche die jeweiligen vertieften Aufnahmebereiche umschließen, Energieumwandlungsplatinen, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden, an den vertieften Aufnahmebereichen befestigt sind, und Steuerplatinen, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden, an den ebenen Befestigungsflächenbereichen zum Abdecken der jeweiligen Energieumwandlungsplatinen befestigt sind.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: eine Positionserfassungsplatine, die eine Drehposition eines Rotors des Elektromotors erfasst, an der Stirnfläche des Motorgehäuses befestigt ist, Stützzapfen, die den Wärmestrahlung-Basiskörper abstützen, mit der Stirnfläche des Motorgehäuses einstückig ausgebildet und an gegenüberliegenden Seiten der Positionserfassungsplatine angeordnet sind, und der Wärmestrahlung-Basiskörper an den Stützzapfen befestigt ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: eine Energieumwandlungsschaltung und eine Energieversorgungsschaltung mit Ausnahme eines Elektrolytkondensators auf den Energieumwandlungsplatinen montiert sind, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden, und ein Mikrocomputer, der die Energieumwandlungsschaltung steuert, eine periphere Vorrichtung und der Elektrolytkondensator der Energieversorgungsschaltung auf den Steuerplatinen montiert sind, welche die eine und die weitere elektronischen Steuereinheiten bilden.
Elektrische Servolenkvorrichtung, umfassend einen Elektromotor, der eine Lenkhilfskraft für eine Lenkwelle basierend auf einer Ausgabe von einem Drehmomentsensor bereitstellt, der eine Drehrichtung und ein Drehmoment der Lenkwelle erfasst; ein Motorgehäuse, in dem der Elektromotor untergebracht ist; einen Wärmestrahlung-Basiskörper, der an einer Stirnfläche befestigt ist, die eine zu einem Ausgangswellenbereich einer Drehwelle des Elektromotors entgegengesetzte Seite des Motorgehäuses ist und sich in Richtung der Drehwelle erstreckt, welche die zum Ausgangswellenbereich entgegengesetzte Seite ist; eine elektronische Steuereinheit eines redundanten Systems, wobei die eine elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; eine weitere elektronische Steuereinheit des redundanten Systems, wobei die weitere elektronische Steuereinheit entlang einer Richtung angeordnet ist, in die sich der Wärmestrahlung-Basiskörper erstreckt und eine Platine aufweist, die am Wärmestrahlung-Basiskörper mit ermöglichter Wärmeleitung zum Wärmestrahlung-Basiskörper befestigt ist; und eine Abdeckung, die den Wärmestrahlung-Basiskörper und die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten abdeckt und mit der Stirnfläche des Motorgehäuses ohne Verwendung einer Schraube flüssigkeitsdicht verbunden ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Stirnfläche des Motorgehäuses und der Abdeckung durch ein Schweißverbindungselement aufrechterhalten bleibt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: der Wärmestrahlung-Basiskörper an der Stirnfläche des Motorgehäuses an einer Position in der Nähe einer Region angeordnet ist, an der die Drehwelle angeordnet ist, und die eine elektronische Steuereinheit und die weitere elektronische Steuereinheit an gegenüberliegenden Seiten des Wärmestrahlung-Basiskörpers angeordnet sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 9, wobei: der Wärmestrahlung-Basiskörper Befestigungsflächen der Platinen der einen elektronischen Steuereinheit und der weiteren elektronischen Steuereinheit, vertiefte Aufnahmebereiche, die an den jeweiligen Befestigungsflächen ausgebildet sind, und ebene Befestigungsflächenbereiche aufweist, welche die jeweiligen vertieften Aufnahmebereiche umschließen, Energieumwandlungsplatinen, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden und an den vertieften Aufnahmebereichen befestigt sind, und Steuerplatinen, welche die eine und die andere der elektronischen Steuereinheiten bilden, an den ebenen Befestigungsflächenbereichen zum Abdecken der jeweiligen Energieumwandlungsplatinen befestigt sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei: eine Positionserfassungsplatine, die eine Drehposition eines Rotors des Elektromotors erfasst, an der Stirnfläche des Motorgehäuses befestigt ist, Stützzapfen, die den Wärmestrahlung-Basiskörper abstützen, mit der Stirnfläche des Motorgehäuses einstückig ausgebildet sind und an gegenüberliegenden Seiten der Positionserfassungsplatine angeordnet sind, und der Wärmestrahlung-Basiskörper an den Stützzapfen befestigt ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei: eine Energieumwandlungsschaltung und eine Energieversorgungsschaltung mit Ausnahme eines Elektrolytkondensators auf den Energieumwandlungsplatinen montiert sind, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden, und ein Mikrocomputer, der die Energieumwandlungsschaltung steuert, eine periphere Vorrichtung und der Elektrolytkondensator der Energieversorgungsschaltung auf den Steuerplatinen montiert sind, welche die eine und die weitere der elektronischen Steuereinheiten bilden.