JP2005086855A - 電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートシンクを小型軽量のまま冷却効率を向上させることができる電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造を供する。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置のギヤハウジング１内にモータ制御回路の回路基板30が内蔵され、前記モータ制御回路のうち駆動回路素子33が回路基板30に搭載されるヒートシンク34に固定され、ヒートシンク34がギヤハウジング１に直接接して固着される電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置におけるモータ制御回路の組付構造に関する。

電動パワーステアリング装置のモータ制御回路には、ＦＥＴ等のモータを駆動する回路素子が搭載されており、同回路素子はモータ負荷により大電流が供給されたときに発熱して、長時間の使用で高温となると正常な動作温度を超えてしまい特性が劣化する。

そこで、この発熱源となる駆動回路素子を放熱板に取付けて同放熱板を介して熱を逃がすようにした例がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−９９９８１号公報

特許文献１においては、放熱板のみが冷却マスとなるため、冷却効率を上げようとすると、放熱板を容量の大きなものとしなければならずヒートシンクが大型化し、重量も増加する。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ヒートシンクを小型軽量のまま冷却効率を向上させることができる電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造を供する点にある。

上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内にモータ制御回路の回路基板が内蔵され、前記モータ制御回路のうち駆動回路素子が前記回路基板に搭載されるヒートシンクに固定され、前記ヒートシンクが前記ギヤハウジングに直接接して固着される電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造とした。

駆動回路素子が固定されるヒートシンクが、ギヤハウジングに直接接して固着されるので、駆動回路素子で生じた熱は、ヒートシンクばかりでなくギヤハウジングに伝導されて、冷却マスがギヤハウジングまで拡大して放熱されるため冷却効率が向上し、かつヒートシンク自体は小型軽量化を図ることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造において、前記ヒートシンクは、前記ギアハウジングに形成された嵌合部に嵌合して固着されることを特徴とする。

ギアハウジングに形成された嵌合部に、ヒートシンクが嵌合されるので、両者間の当接面積が大きく熱伝導性に良く冷却効率をより向上させることができる。
また、ヒートシンクをギアハウジングの嵌合部に嵌合することで、ヒートシンクが固定される回路基板のギアハウジングに対する位置決めがなされ、組付け作業が容易である。

以下本発明の一実施の形態について図１ないし図４に基づき説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸の回動が途中モータのアシストを受けて操舵ピニオン軸に伝わりラック・ピニオン機構を介してラック軸を左右軸方向に摺動させて転舵輪を転舵するものである。
そのモータのアシストを受けるギヤハウジング部分を図１および図２に示す。

ギヤハウジング１は、下側開口を蓋するようにギヤカバー２が被せられて構成され、内部にトルクセンサ８およびモータ20の駆動回路基板30などが収納され、外部にモータ20が固定保持される。

ギヤハウジング１およびギヤカバー２にベアリング５，６を介して回転自在に軸支され同軸に挿入された入力軸３と出力軸４とが、内部でトーションバー７により連結されている。

入力軸３がステアリング軸にジョイントを介して連結され、出力軸４が操舵ピニオン軸に連結され、ラック・ピニオン機構を介してラック軸を左右軸方向に摺動させて転舵輪を転舵する。

ギヤハウジング１内に構成されるトルクセンサ８については、円筒状のコア９が出力軸４の大径端部４ａの外周面にセレーション嵌合して出力軸４に対して軸方向にのみ摺動自在に設けられ、入力軸３より突設されたスライダピン10が大径端部４ａの周方向に長尺の長孔を貫通して前記コア９のスパイラル溝９ａに係合している。

ギヤハウジング１の内部に支持された２個のトルク検出用のコイル11，12が、軸方向に摺動する円筒状のコア９の外周に空隙を介して設けられている。
２個のコイル11，12は、コア９の軸方向の移動中心に関して互いに反対側に配置されている。

入力軸３に捩り力が作用すると、トーションバー７を介して出力軸４に回転力が伝達されるが、トーションバー７は弾性変形して入力軸３と出力軸４との間に回転方向の相対的変位が生じる。
この回転方向の相対的変位は、スライダピン10とスパイラル溝９ａとの係合を介してコア９を軸方向に摺動させる。

コア９が軸方向に移動すると、コイル11，12のそれぞれコア９を囲む面積が変化し、一方の面積が増すと他方の面積が減る関係にある。
コア９を囲む面積が大きくなると、磁気損失が増えコイルのインダクタンスは減り、逆にコア９を囲む面積が小さくなると、磁気損失が減りコイルのインダクタンスは増す。

したがってコア９がコイル11側に移動するトルクが作用したときは、コイル11のインダクタンスが減少し、コイル12のインダクタンスが増加し、逆にコア９がコイル12側に移動するトルクが作用したときは、コイル11のインダクタンスが増加し、コイル12のインダクタンスが減少する。
このトルクセンサ２のコイル11，12のインダクタンスの変化に基づいてトルクを検出する電気的回路が駆動回路基板30に構成されている。

モータ20は駆動軸を入出力軸３，４と直交する方向に指向させてギヤハウジング１およびギヤカバー２にボルト21でフランジを固着されて取り付けられており、モータ20の駆動力を減速して出力軸４に伝達するウオーム減速機構25がギヤハウジング１内に構成されている。

ウオーム減速機構25は、出力軸４に嵌着されたウオームホイール26にモータ20の駆動軸に同軸に連結されたウオーム27が噛合している。
モータ20の駆動力をこのウオーム減速機構25を介して出力軸４に作用させて操舵を補助する。

図３に示すようにギヤハウジング１は、一側部が入出力軸３，４に対して側方に膨出して概ね矩形の筐体部１ａを形成しており、同筐体１ａ内に駆動回路基板30が嵌装され、矩形のカバー部材15が被せられて覆われる。

駆動回路基板30上には、前記トルク検出回路やモータ駆動回路等が構成され、その各種回路素子は、マイクロプロセッサ39により駆動制御される。
すなわち図４に示すように、駆動回路基板30上にはリレー回路素子31、コンデンサ32、モータ駆動回路でありブリッジ回路で構成されてマイクロプロセッサ39によりＰＷＭ制御されるスイッチング素子であるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）33等が搭載される。

大電流により熱を発生するＦＥＴ33は、駆動回路基板30に固着された長方体状のヒートシンク34に４個並んで固定されている。
その他に電力の供給接続端子となるパワー系カプラー35、モータ20との電力接続端子のモータ端子36、トルク検出信号などの信号系カプラー37などが駆動回路基板30の周縁部に設けられている。

このような駆動回路基板30を、ギヤハウジング１の筐体部１ａに回路素子類が搭載された側を向けて嵌装し、その上からカバー部材15を被せるが、ギヤハウジング１の筐体部１ａ側にヒートシンク34が嵌合する嵌合溝１ｂが形成されており、筐体部１ａに駆動回路基板30を嵌装するときにヒートシンク34を嵌合溝１ｂに嵌合させることで、駆動回路基板30を容易に位置決めすることができ、組付作業が容易かつ確実になされる。

なおヒートシンク34の両端は、ねじ38が貫通され、筐体部１ａに螺着されるようになっている。

したがってヒートシンク34は、ギヤハウジング１の筐体部１ａに直接接して固着されるので、ＦＥＴ33で生じた熱は、ヒートシンク34ばかりでなくギヤハウジング１に伝導されて、冷却マスがギヤハウジング１（およびギヤカバー２）まで拡大して放熱されるため冷却効率を向上させることができる。

また、ヒートシンク34自体は小型軽量化を図ることができ、よってギヤハウジング１およびギヤカバー２をコンパクトに構成することができる。

本発明は、車両の電動パワーステアリング装置に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジング部の一部断面とした側面図である。 図１のII−II線で切断した一部断面、一部省略した平面図である。 ギヤハウジング部の分解斜視図である。 駆動回路基板の斜視図である。

符号の説明

１…ギヤハウジング，２…ギヤカバー、３…入力軸、４…出力軸、５，６…ベアリング、７…トーションバー、８…トルクセンサ、９…コア、10…スライダピン、11，12…コイル、15…カバー部材、
20…モータ、21…ボルト、25…ウオーム減速機構、26…ウオームホイール、27…ウオーム、
30…駆動回路基板、31…リレー回路素子、32…コンデンサ、33…ＦＥＴ、34…ヒートシンク、35…パワー系カプラー、36…モータ端子、37…信号系カプラー、38…ねじ、39…マイクロプロセッサ。

Claims (2)

1. 電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内にモータ制御回路の回路基板が内蔵され、
   前記モータ制御回路のうち駆動回路素子が前記回路基板に搭載されるヒートシンクに固定され、
   前記ヒートシンクが前記ギヤハウジングに直接接して固着されることを特徴とする電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造。
2. 前記ヒートシンクは、前記ギアハウジングに形成された嵌合部に嵌合して固着されることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置のモータ制御回路組付構造。
   
   

Images