JP2003182606A

JP2003182606A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2003182606A
Application number: JP2001382824A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Mori; 豊森; Osamu Watanabe; 修渡辺; Hirotaka Shibata; 寛隆柴田; Susumu Koike; 進小池
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータによりアシストを付与する電動パワ
ーステアリング装置において、電動モータの駆動制御を
するＥＣＵボックス内の電子部品から発生する熱をより
効率よく放熱させることを目的とする。【解決手段】ＥＣＵボックス（制御箱）２０を本体２１
とカバー２２とから構成し、本体２１にはヒートシンク
としての役割を担う放熱部２３を設け、この放熱部２３
に駆動回路基板３０上の発熱部品であるＦＥＴ（半導体
スイッチング素子）３５を基板３０から分離して固定す
る。さらに、この放熱部２３がコラムハウジングＣＨに
密着するようにＥＣＵボックス２０を固定することで、
ＦＥＴ３５から発生する熱をコラムハウジングＣＨに効
率よく放熱させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドル操作に対
して電動モータによりアシスト力を付与する電動パワー
ステアリング装置に関する。

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置とし
て、特開平９−３０４３４号に記載されたものがある。
このものは、１枚の金属基板の表面に駆動回路と制御回
路を左右に分けて組み込み、この金属基板をネジにより
アルミ製のケース内に固定した後、このケースを電動モ
ータとギヤケースとの間にて固定されている。前記ケー
スは、アルミ製の本体と、同じくアルミ製の蓋から構成
されており、前記蓋には組付け時に前記金属基板を前記
本体側に押し付けて密着させるための抑え棒が設けられ
ている。即ち、金属基板をネジにより本体にできるだけ
密着するように固定した後、蓋をボルトにより本体に固
定することで、前記押え棒により金属基板をさらに本体
に密着させている。そして、この金属基板を収納したケ
ースをギヤケースと電動モータとの間で、前記金属基板
を収納した本体側を電動モータ側、蓋側をギヤケース側
として組み付けられている。この構成により、ケース内
の電子部品から発生する熱をケースを介して電動モータ
とギヤケース側に放熱している。

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の電動パ
ワーステアリング装置では、金属基板上の電子部品から
発生する熱は、一度金属基板に伝達され、次にケースの
本体へ伝達される。本体に伝達された熱の一部は直接接
触した電動モータのハウジングに放熱されるが、電動モ
ータ自体が発熱するため、あまり放熱効果を得ることが
できないばかりか、逆に電動モータから熱影響を受けて
しまう恐れがある。従って、金属基板上の電子部品から
発生する熱の大部分は、ケースの本体から直接空気へ放
熱される経路と、本体から蓋に伝わり、この蓋からギヤ
ハウジング側に放熱される経路の２系統の放熱経路によ
り放熱されることとなる。しかしながら、前者の放熱先
である空気は熱伝導率が低く、あまり効果を得られな
い。また、第２の放熱経路は、金属基板、本体、蓋を介
してギヤハウジングに放熱されるため、放熱経路が長
く、効率の良いものではなかった。本発明の目的は、さ
らに放熱効率を高めることを可能とする電動パワーステ
アリンング装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】第１の発明は、車両のハ
ンドル操作に対してアシスト力を付与する電動モータ
と、各種センサからの信号に応じて前記電動モータの駆
動を制御する駆動制御回路と、前記駆動制御回路が組み
込まれた基板と、この基板が納められパワーステアリン
グ機構のハウジングに固定された制御箱とを備えた電動
パワーステアリング装置において、前記制御箱の少なく
とも一部分に熱伝導率の高い材質からなる放熱部を設
け、この放熱部に前記駆動制御回路中の発熱部品を前記
基板から分離して固定し、さらに、この放熱部が前記ハ
ウジングに密着するように制御箱をハウジングに固定す
ることで、発熱部品から放熱部を介してハウジングに放
熱するようにして放熱性を向上させる構成としたもので
ある。第２の発明は、制御箱を本体とカバーとから構成
し、この本体側に放熱部を一体的に設けた構成である。
また、前記基板を２枚以上の基板から構成して、この複
数の基板を所定間隔を介して重合支持するための支柱も
本体に一体成形した構成である。第３の発明は、駆動制
御回路を電動モータに電流を供給する駆動回路と、各種
センサからの信号に応じて駆動回路に制御信号を出力す
る制御回路とから構成する。また、基板は、この駆動回
路が組み込まれた駆動回路基板と、制御回路が組み込ま
れた制御回路基板の２枚の基板から構成したものであ
る。第４の発明は、放熱部に固定される発熱部品を半導
体スイッチング素子としたものである。第５の発明は、
前記リード線を基板に結線し易くするため、制御箱の対
応する位置に半田付け作業用の穴を設けたものである。

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１ないし図３を基に説明する。図１に示す如く、ハンド
ル１が接続された入力軸２が衝撃吸収機構３を介してコ
ラムハウジングＣＨ（特許請求の範囲のハウジングに対
応）内に回転自在に支持されており、このコラムハウジ
ングＣＨ内にはトーションバー５のねじれ角を検出する
トルクセンサ（図示せず）と、アシスト力を付与する電
動モータ４のウォーム軸６及びこのウォーム軸６と噛合
するホイールギヤ７とからなるギヤ機構とが組み込まれ
ている。ホイールギヤ７はトーションバー５を介して入
力軸１と接続された出力軸９に一体的に結合され、この
出力軸９はインタミシャフト１０を介して図略の車輪を
転舵するラックアンドピニオン機構ＲＰのピニオン軸１
１と結合されている。コラムハウジングＣＨの外側に
は、前記電動モータ４とは別に、電動モータ４のアシス
ト力を制御するＥＣＵボックス２０が固定支持されてい
る。このＥＣＵボックス２０は、前記電動モータ４と電
気的に接続されており、また電源としてバッテリ（又は
オルタネータ）にも接続されている。さらにこのＥＣＵ
ボックス２０には、コラムハウジングＣＨ内に組み込ま
れたトルクセンサや車速センサ、車輪速センサなどの各
種センサからの信号が入力されている。このＥＣＵボッ
クス２０内には、これら各種センサからの信号に応じて
前記電動モータ４の駆動を制御する駆動制御回路が組み
込まれた駆動制御回路基板３０が収納されている。この
ＥＣＵボックス２０は特許請求の範囲の制御箱に対応す
る。図３に示すように、ＥＣＵボックス２０は、本体２
１とカバー２２とから構成され、本体２１には前記電動
モータ４の駆動を制御するための前記駆動制御回路基板
３０（特許請求の範囲の基板に対応）が支持されてい
る。なお、図３（Ａ）は駆動制御回路基板３０上に電子
部品が組み込まれた状態を表し、図３（Ｂ）は電子部品
を省略した状態を表し、図３（Ｃ）は電子部品を省略し
たＰ矢視図を表している。駆動制御回路基板３０は、各
種センサからの信号に応じて電動モータ４への電流値を
演算する制御回路を組み込んだ制御回路基板３０ａと、
その演算結果に対応した電流を電動モータ４に供給する
ための駆動回路を組み込んだ駆動回路基板３０ｂとから
構成されている。本体２１は、熱伝導率の高い材質であ
るアルミから形成されており、図面左端には、他部より
も断面積を大きく形成してヒートシンクとしての役割を
担う放熱部２３が設けられている。この本体２１の材質
は、アルミに限らず、熱伝導率の高い材質であれば、他
の金属、または非金属であってもよい。また、前記制御
回路基板３０ａと、駆動回路基板３０ｂとを所定間隔を
介して２段に重ねて支持するための高さの異なる支柱３
１ａ，３１ｂが一体成形されている。即ち、本体２１側
に近い低い支柱３１ａには、前記制御回路に比べて発熱
量が比較的大きい駆動回路が組み込まれた前記駆動回路
基板３０ｂが支持されており、高い支柱３１ｂには前記
制御回路基板３０ａが支持されている。これにより、コ
ンパクトに基板２１ａ，２１ｂをＥＣＵボックス２０内
に配置することができる。また、駆動回路基板３０ｂ上
の電子部品から発生する熱は、同基板３０ｂが本体２１
に近いため、本体２１を介して放熱されやすくなってい
る。また、放熱をより効率よく行うため、放熱部２３だ
けでなく、本体２１の支持部２１ｂも同様に断面積を大
きくしても良い。前記放熱部２３には、前記駆動制御回
路基板３０の中でも、特に発熱部品３５、例えば駆動回
路中におけるＦＥＴ（半導体スイッチング素子）などが
電気絶縁シートＳを介して放熱部２３に密着するように
固定されており、この発熱部品３５のリード線３６が駆
動回路基板３０ｂに結線されている。また、本体２１に
は、前記リード線３６が結線される個所に対応した位置
に穴４０が設けられている。この穴４０は、本体２１の
支柱３１ａ，３１ｂに各基板３０ａ，３０ｂを組付け、
放熱部２３には発熱部品３５を固定後、リード線３６と
駆動回路基板３１ａとを半田付けにより結線するための
作業用の穴である。即ち、駆動回路基板３０ｂと発熱部
品３５のリード線３６を先に結線してしまうと、発熱部
品３５を固定するボルト３５ａとボルト穴３５ｂとの位
置が合わなくなってしまうため、リード線３６を長く残
して余裕を持たせて駆動回路基板３０ｂに半田付けしな
ければならなくなるが、あまりにリード線３６を長く残
すと他の電子部品と接触してショートしてしまったり、
逆に短いとボルト３５ａをボルト穴３５ｂに挿入するこ
とが出来なくなったり、無理にボルト穴３５ｂに挿入す
るとリード線３６が切れてしまう恐れがある。そこで、
先に本体２１に基板３０ａ，３０ｂと発熱部品３５を組
付け、その組付けの際にはリード線３６の先を駆動回路
基板３０ｂの結線すべき個所に通して基板３０ｂの裏面
（図３（Ａ）（Ｂ）の下側）に突出するように準備して
おき、あとで本体の裏側からこの穴４０を通して半田付
け作業を行うようにすることで簡単に結線することがで
き、且つリード線に余計な負荷をかけることなく、ま
た、リード線が他の電子部品に触れることなく間単に基
板３０ｂと結線することができる。なお、この穴４０は
図３（Ｃ）に示すように複数箇所設けても良い。このよ
うにすることで、視認性がよく、より作業性が良くなる
ばかりか、放熱部２３を除く本体の支持部２１ｂに放熱
部２３から熱が伝わりにくくすることができる。また、
ＥＣＵボックス２０内の熱を逃がす役目も果たす。な
お、穴４０から水などの浸入が懸念される時には、リー
ド線３６の結線作業後、詰め栓や防水シートなどにより
この穴４０を塞ぐようにしてもよい。上記構成の電動パ
ワーステアリング装置では、駆動制御回路基板３０上の
発熱部品３５が基板３０から分離して本体２１に形成さ
れた放熱部２３に直接固定されているため、この発熱部
品３５により発生される熱は矢印で示すように直接放熱
部２３に放熱され、さらに放熱部２３から直接コラムハ
ウジングＣＨに放熱されることとなる。従って、従来に
比べてより放熱性を向上することができる。また、駆動
制御回路基板３０を制御回路基板３０ａと駆動回路基板
３０ｂとから構成し、これら基板３０ａ，３０ｂを高さ
の異なる支柱３１ａ，３１ｂに支持することで２段に重
ねてＥＣＵボックス２０内に収納することで、ＥＣＵボ
ックス２０のサイズを小さくコンパクトにまとめること
ができる。また、制御回路基板に比べて発熱部品の多い
駆動回路基板３０ｂを本体２１に近い低い支柱３１ａ側
に支持することで、本体２１を介して放熱し易くなる。
さらに、本体２１には半田付け作業用の穴４０を設けて
あるため、組付け作業が非常に簡単である。次に、本願
発明の技術思想から考え得る他の実施形態として、以下
にあげる構成を採用しても良い。・放熱部２３を本体２１と一体的に設けているが、放熱
部２３を別体としてもよい。その際には放熱部２３と本
体２１とを後で結合するようにしても良いし、別体のま
まで、コラムハウジングＣＨに固定する際に近接した位
置となるように固定するようにしても良い。そのように
することで、放熱部に伝わった熱が駆動制御回路基板３
０に伝わりにくくすることができる。また、駆動回路基
板３０ｂと発熱部品３５とを繋ぐリード線３６は、カバ
ー２２側に前記作業用の穴４０と同様の穴を設けてやれ
ば作業性がよくなる。或いは、放熱部２３にコネクタを
設けて、駆動回路基板２１ａと発熱部材３５との結線を
コネクタで接続するようにしてもよい。・図３に示すように、コラムハウジングＣＨのＥＣＵボ
ックス２０取り付け部を突出させることで、ステアリン
グ部の衝撃吸収機構３が作動した際にＥＣＵボックス２
０が接触することが無くなる。なお、衝撃吸収機構３が
作動してもＥＣＵボックス２０に干渉するまでには至ら
ない構成の場合には、この突出部を設けなくても良い。・上記実施形態では、駆動回路基板２１ａを本体２１側
の低い支柱３１ａに支持し、制御回路基板２１ｂを高い
支柱３１ｂに支持しているが、逆の構成としても良い。・上記実施形態では、発熱部品３５として駆動回路基板
３０ｂ上のＦＥＴを例示しているが、これに限定される
ものではなく、駆動回路基板上の他の部品でもよく、ま
た、制御回路基板上の他部品であってよい。・半田付け作業用の穴４０は本体２１に設けられている
が、カバー２２側に設けても良い。・放熱部２３のコラムハウジングＣＨに接触していない
面に放熱フィンを設けることにより、より放熱性を向上
することができる。・コラムハウジングＣＨやＥＣＵボックス２０のカバー
２２もアルミとすることにより、より放熱性を向上する
ことができる。・上記実施形態では、本体２１側に２組の高さの異なる
支柱３１ａ，３１ｂを設けて、その支柱に駆動回路基板
３０ｂと制御回路基板３０ａを支持しているが、支柱３
１ｂをカバー２２側に設けて制御回路基板３０ａをカバ
ー側に支持するようにしても良い。また、２組の支柱３
１ａ，３１ｂをカバー２２側に設けてカバー２２側に駆
動回路基板３０ｂと制御回路基板３０ａを支持するよう
にしてもよい。・上記実施形態はコラムアシスト形の電動パワーステア
リング装置に適用したが、ピニオンアシスト形やラック
アシスト形にも適用可能である。・駆動制御回路基板３０を制御回路基板３０ａと駆動回
路基板３０ｂとで構成するに際して、一枚の基板に全電
子部品を組付けた後、同基板を２枚に切断分離して、制
御回路基板３０ａと駆動回路基板３０ｂとを得るように
してもよい。このようにすることにより、基板への電子
部品の組付け作業性を向上できる。

【発明の効果】本願発明は、上述のように構成されてい
るため、駆動制御回路基板上の発熱部品の放熱性が従来
に比してより優れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における電動パワーステア
リング装置を表す概略図である。

【図２】図１のＡ矢視拡大図である。

【図３】（Ａ）ＥＣＵボックスの取り付け状態を表す断
面図である。（Ｂ）ＥＣＵボックスの電子部品を除いた断面図であ
る。（Ｃ）ＥＣＵボックスのＰ矢視図である。

【符号の説明】

２入力軸３衝撃吸収機構４電動モータ９出力軸２０ＥＣＵボックス２１本体２１ａ支持部２２カバー２３放熱部３０駆動制御回路基板３０ａ制御回路基板３０ｂ駆動回路基板３１ａ，３１ｂ支柱３５発熱部品３６リード線４０穴ＨＣコラムハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池進愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA13 CA16 CA21 5H611 AA09 BB01 TT01 UA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両のハンドル操作に対してアシスト力
を付与する電動モータと、各種センサからの信号に応じ
て前記電動モータの駆動を制御する駆動制御回路と、前
記駆動制御回路が組み込まれた基板と、この基板が納め
られパワーステアリング機構のハウジングに固定された
制御箱とを備えた電動パワーステアリング装置におい
て、前記制御箱は、少なくともその一部分に熱伝導率の高い
材質からなる放熱部を備え、この放熱部には前記駆動制
御回路中の発熱部品を前記基板から分離して固定し、前
記放熱部が前記ハウジングに密着するように、前記制御
箱を前記ハウジングに固定したことを特徴とする電動パ
ワーステアリング装置。
【請求項２】前記基板は２枚以上で構成され、前記制
御箱は、本体とこの本体に支持され前記基板を覆蓋する
カバーとから構成されており、前記本体には、前記放熱
部と、前記２枚以上の基板を所定間隔を介して重合支持
するための支柱とが一体成形されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】前記駆動制御回路は、電動モータに電流
を供給する駆動回路と、前記各種センサからの信号に応
じて駆動回路に制御信号を出力する制御回路とからな
り、前記基板は、前記駆動回路が組み込まれた駆動回路
基板と、前記制御回路が組み込まれた制御回路基板の２
枚の基板から構成されており、前記駆動回路内の発熱部
品が前記放熱部に固定されていることを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装
置。
【請求項４】前記発熱部品が半導体スイッチング素子
であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】前記制御箱には前記発熱部品からのリー
ド線が前記基板に結線される個所に対応する位置に半田
付け作業用の穴が形成されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電動パワーステ
アリング装置。