JP2013060119A - Electric power steering system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat dissipation of a control unit.SOLUTION: This electric power steering system comprises an electric motor 7 and a control unit 8. The electric motor 7 is housed in motor housings 7a, 7b having a cylindrical portion. The control unit 8 comprises: an ECU housing 8a located on an opposite side to an output shaft 7c in an axial direction of the motor housings 7a, 7b; a power conversion circuit 26 housed in the ECU housing 8a and having a MOSFET 12 driving and controlling the electric motor 7; and a control circuit 10 housed in the ECU housing 8a and controlling the MOSFET 12 or the like. A second metal circuit board 15 electrically connecting an output terminal 14u or the like of the MOSFET 12 and an input terminal 16u or the like of the electric motor 7 is provided. A motor relay 18u or the like comprising a semiconductor element causing the second metal circuit board 15 to abut against an inner surface of the motor housing 7a to establish or stop current conduction to the electric motor 7 is mounted on the second metal circuit board 15.

Description

本発明は、操舵アシストトルクを発生する電動モータと該電動モータをコントロールするコントロールユニットと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 a steering assist torque and a control unit that controls the electric motor.

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。
特開２０１０−２６９６９３号公報 As a control unit of a conventional electric power steering device, for example, one described in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, an electric power steering device described in Patent Document 1 includes an electric motor 101 that outputs an auxiliary torque, and a worm gear 114 and a worm wheel 115 that decelerate the rotation of the electric motor 101. And a control device 120 for controlling the driving of the electric motor 101. The control device 120 includes a semiconductor switching element 121, a circuit board 122, a conductive plate 123, and a cover 124. By arranging the control device 120 between the electric motor 101 and the reduction gear 112, the control device 120 is electrically operated. The power steering device is miniaturized.
JP 2010-269893 A

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、半導体スイッチング素子１２１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 which is a heat generating component, the semiconductor switching element 121 is not sufficiently radiated.

そこで本発明は、上記の課題を解決しコントロールユニットまたは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 a control unit or a 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の内面に当接させ、前記電動モータへの通電または通電停止を行う半導体素子によりモータリレーを構成し、該モータリレーを前記通電部材に実装し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 energization member for electrically connecting the output terminal of the semiconductor switch and the input terminal of the electric motor is provided, and a portion of the metal plate of the energization member is brought into contact with the inner surface of the motor housing so that the electric motor is energized or A motor relay is constituted by a semiconductor element that stops energization, and the motor relay is mounted on the energization member.

この発明によれば、モータリレーで発生する熱は、通電部材を介してモータハウジングに伝わり、該モータハウジングの外部から大気中へ放出される。また、電動モータの電機子巻線で発生した熱も、入力端子から通電部材へ伝わり、該通電部材からモータハウジングへ伝わり、該モータ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 by the motor relay is transmitted to the motor housing via the energization member, and is released from the outside of the motor housing to the atmosphere. The heat generated in the armature winding of the electric motor is also transmitted from the input terminal to the energizing member, from the energizing member to the motor housing, and released from the outside of the motor housing to the atmosphere.

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、該保持部材を前記モータ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モータハウジングとの間に挟まれて前記モータハウジングに押圧されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the electric power steering apparatus according to claim 1,
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 the motor housing, whereby the metal substrate is attached to the holding member and the motor housing. It is sandwiched between the motor housings and is pressed against the motor housing.

この発明によれば、金属基板がモータハウジングに押圧保持されるので、金属基板とモータハウジングとが密着し、金属基板からモータハウジングへ効率よく熱が伝わる。   According to this invention, since the metal substrate is pressed and held by the motor housing, the metal substrate and the motor housing are in close contact with each other, and heat is efficiently transmitted from the metal substrate to the motor housing.

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、
前記電動モータは、前記モータハウジングの出力軸側の片方の端部が操舵機構に結合され、片持ち構造であ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,
The electric motor has a cantilever structure in which one end of the motor housing on the output shaft side is coupled to a steering mechanism.

この発明によれば、モータハウジングと操舵機構との結合部に対して、ＥＣＵハウジングよりも近い位置にあるモータハウジングの内部にモータリレーを配置しているので、重心位置が結合部に近くなり、片持ち構造の電動モータが揺動しにくい。   According to the present invention, since the motor relay is arranged inside the motor housing located closer to the ECU housing than the coupling portion between the motor housing and the steering mechanism, the center of gravity is close to the coupling portion. Cantilevered electric motors are less likely to swing.

請求項１に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータリレーを構成する半導体で発生した熱は通電部材を介してモータハウジングに伝わり、該モータハウジングの外部から大気中へ放出されるため、モータリレーの放熱性が向上する。   According to the electric power steering apparatus of the first aspect, the heat generated in the semiconductor constituting the motor relay is transmitted to the motor housing through the energizing member and is released from the outside of the motor housing to the atmosphere. The heat dissipation is improved.

請求項２に係る電動パワーステアリング装置によれば、金属基板とモータハウジングとが密着して金属基板からモータハウジングへ効率よく熱が伝わるので、モータリレーで発生した熱も電動モータの電機子巻線で発生した熱も、モータ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、保持部材による金属基板のモータハウジングへの押圧保持により、金属基板が強固に固定され、金属基板の取り付け性が高まる。   According to the electric power steering apparatus of the second aspect, since the metal substrate and the motor housing are in close contact with each other and heat is efficiently transferred from the metal substrate to the motor housing, the heat generated by the motor relay is also the armature winding of the electric motor. The heat generated in is also efficiently released into the atmosphere from the outside of the motor housing. Further, the metal substrate is firmly fixed by the holding of the metal substrate to the motor housing by the holding member, so that the attachment property of the metal substrate is enhanced.

請求項３に係る電動パワーステアリング装置によれば、片持ち構造の電動モータの結合部に近い位置にモータリレーが配置されているので、重心位置が電動モータの結合部に近くなり、片持ち構造の電動モータの揺動が抑制される。   According to the electric power steering apparatus of the third aspect, since the motor relay is disposed at a position close to the coupling portion of the electric motor having the cantilever structure, the center of gravity is close to the coupling portion of the electric motor, and the cantilever structure is provided. The swing of the electric motor is suppressed.

電動パワーステアリング装置の要部に係り、保持部材を省略して示す斜視図（実施の形態）。The perspective view which concerns on the principal part of an electric power steering device and abbreviate | omits a holding member (embodiment). 電動パワーステアリング装置の要部を示す斜視図（実施の形態）。The perspective view which shows the principal part of an electric power steering device (embodiment). 電動パワーステアリング装置の断面図（実施の形態）。A sectional view of an electric power steering device (embodiment). 電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図（実施の形態）。The expanded sectional view of the principal part of an electric power steering device (embodiment). 電動パワーステアリング装置の外観斜視図（実施の形態）。1 is an external perspective view of an electric power steering device (embodiment). 電動パワーステアリング装置における熱の伝達方向と伝達量とに係り、（ａ）は従来の熱の伝達状態を示す説明図、（ｂ）は本発明における熱の伝達状態を示す説明図（実施の形態）。(A) is an explanatory view showing a conventional heat transfer state, and (b) is an explanatory view showing a heat transfer state according to the present invention (embodiment). ). 電動パワーステアリング装置における各部の温度変化に係り、（ａ）は従来の温度変化を示すグラフ、（ｂ）は本発明の温度変化を示すグラフ（実施の形態）。FIG. 4A is a graph showing a conventional temperature change, and FIG. 5B is a graph showing a temperature change according to the present invention (embodiment). FIG. 電動モータが片持ち構成になっていることを示す構成図（実施の形態）。The block diagram (embodiment) which shows that the electric motor is a cantilever structure.

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。   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.

図５における前記電動モータ７の近傍の構成を図８に示すように、モータハウジング７ｂの出力軸７ｃ側の片方の端部が、操舵機構を構成するギヤ９のギヤハウジングに、図示しないボルトを介して結合され、電動モータ７は片持ち構造になっている。この片持ち構造の電動モータ７の重心位置Ｇは、ギヤ９とモータハウジング７ｂとの結合部３３の近傍にあり、片持ち構造の電動モータ７の自由端側（コントロールユニット８側）が、矢印で示すように上下左右の全方向へ揺動する。
（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。 As shown in FIG. 8, the configuration in the vicinity of the electric motor 7 in FIG. 5 is such that one end on the output shaft 7c side of the motor housing 7b has a bolt (not shown) attached to the gear housing of the gear 9 constituting the steering mechanism. The electric motor 7 has a cantilever structure. The center-of-gravity position G of the electric motor 7 with the cantilever structure is in the vicinity of the coupling portion 33 between the gear 9 and the motor housing 7b, and the free end side (control unit 8 side) of the electric motor 7 with the cantilever structure is an arrow. It swings in all directions up, down, left and right as shown by.
(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、モータリレー１８ｕ，１８ｖで発生する熱は、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、あるいは図８に破線の矢印で示すようにモータハウジング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で発生した熱も、電機子巻線７ｅの端部２３ｕ，２３ｖ，２３ｗから、接続金具２０ｕ，２０ｖ，２０ｗおよび入力端子１６ｕ，１６ｖ，１６ｗを介して第２金属基板１５へ伝わり、該第２金属基板１５からモータハウジング７ａへ伝わり、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 by the motor relays 18u, 18v is transmitted to the motor housing 7a via the second metal substrate 15, and is released from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere, or in FIG. It is also transmitted to the gear 9 through the motor housing 7b as indicated by the broken arrow. Further, heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is also transmitted from the end portions 23u, 23v, 23w of the armature winding 7e through the connection fittings 20u, 20v, 20w and the input terminals 16u, 16v, 16w. It is transmitted to the second metal substrate 15, transmitted from the second metal substrate 15 to the motor housing 7a, discharged from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere, or transmitted 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、モータリレー１８ｕ，１８ｖを構成する半導体で発生した熱は第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、あるいはモータハウジング７ｂを介してギヤ９へも伝わるため、モータリレー１８ｕ，１８ｖの放熱性が向上する。また、モータリレー１８ｕ，１８ｖをコントロールユニット８から分離させて第２金属基板１５に固定し、該第２金属基板１５をモータハウジング７ａに収容したので、コントロールユニット８の発熱量が少なくなる。そして、モータリレー１８ｕ，１８ｖを半導体素子により構成したので、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第２金属基板１５と更にはモータハウジング７ａへ熱が伝わり易く、ＭＯＳＦＥＴ１２へは熱が伝わりにくくなる。このため、コントロールユニット８の温度上昇が抑制される。更に、本来はＥＣＵハウジング８ａに収容されるモータリレー１８ｕ，１８ｖを、モータハウジング７ａに収容するので、モータ７は軸方向に大きくなるが、コントロールユニット９を径方向に小さくすることができる。   According to this electric power steering device, heat generated in the semiconductor constituting the motor relays 18u and 18v is transmitted to the motor housing 7a via the second metal substrate 15, and is released from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere. Or since it also transmits to the gear 9 via the motor housing 7b, the heat dissipation of the motor relays 18u and 18v is improved. Further, since the motor relays 18u and 18v are separated from the control unit 8 and fixed to the second metal substrate 15, and the second metal substrate 15 is accommodated in the motor housing 7a, the amount of heat generated by the control unit 8 is reduced. Since the motor relays 18u and 18v are made of semiconductor elements, heat is easily transferred to the second metal substrate 15 and further to the motor housing 7a as compared with the mechanical relay in which heat is trapped in the relay from the structure. It becomes difficult to transmit heat. For this reason, the temperature rise of the control unit 8 is suppressed. Furthermore, since the motor relays 18u and 18v that are originally accommodated in the ECU housing 8a are accommodated in the motor housing 7a, the motor 7 increases in the axial direction, but the control unit 9 can be decreased in the radial direction.

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に押圧保持されるので、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。また、ＭＯＳＦＥＴ１２の出力端子１４ｕ，１４ｖ，１４ｗと第２金属基板１５との接続部（半田付け部）に車両の振動に起因する応力の発生が抑制され、前記接続部の信頼性が向上する。   According to this embodiment, since the second metal substrate 15 is pressed and held by the motor housing 7a, the second metal substrate 15 and the motor housing 7a are in close contact, and the second metal substrate 15 is efficiently transferred from the second metal substrate 15 to the motor housing 7a. Heat is transmitted. Further, the generation of stress due to vehicle vibration is suppressed at the connection portion (soldering portion) between the output terminals 14u, 14v, 14w of the MOSFET 12 and the second metal substrate 15, and the reliability of the connection portion is improved.

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とモータハウジング７ａとが密着して第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ので、モータリレー１８ｕ，１８ｖで発生した熱も電動モータ７の電機子巻線７ｅで発生した熱も、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、あるいはモータハウジング７ｂを介してギヤ９へも伝わる。また、保持部材１９による第２金属基板１５のモータハウジング７ａへの押圧保持により、第２金属基板１５が強固に固定され、第２金属基板１５の取り付け性が高まる。   According to this electric power steering apparatus, since the second metal substrate 15 and the motor housing 7a are in close contact with each other and heat is efficiently transferred from the second metal substrate 15 to the motor housing 7a, the heat generated by the motor relays 18u and 18v is also reduced. The heat generated in the armature winding 7e of the electric motor 7 is also efficiently released from the outside of the motor housing 7a to the atmosphere, or is transmitted to the gear 9 via the motor housing 7b. Further, the second metal substrate 15 is firmly fixed by the pressing and holding of the second metal substrate 15 to the motor housing 7a by the holding member 19, and the attachment property of the second metal substrate 15 is enhanced.

この実施の形態によれば、図８に示すようにモータハウジング７ｂと操舵機構のギヤ９のハウジングとの結合部３３に対して、ＥＣＵハウジング８ａよりも近い位置にあるモータハウジング７ａの内部にモータリレー１８ｕ，１８ｖを配置しているので、重心位置が結合部に近くなり、片持ち構造の電動モータ７が揺動しにくい。   According to this embodiment, as shown in FIG. 8, the motor housing 7a is located closer to the ECU housing 8a than the ECU housing 8a with respect to the coupling portion 33 between the motor housing 7b and the housing of the gear 9 of the steering mechanism. Since the relays 18u and 18v are arranged, the position of the center of gravity is close to the coupling portion, and the electric motor 7 having a cantilever structure is difficult to swing.

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１８ｕ，１８ｖを固定した第２金属基板１５をＥＣＵハウジング８ａの内部からモータハウジング７ａの内部へ移動したことにより、片持ち構造の電動モータ７の結合部に近い位置にモータリレー１８ｕ，１８ｖが配置されているので、モータリレー１８ｕ，１８ｖが重心位置Ｇに近くなり、片持ち構造の電動モータ７の揺動が抑制される。   According to this electric power steering device, the second metal substrate 15 to which the motor relays 18u and 18v are fixed is moved from the inside of the ECU housing 8a to the inside of the motor housing 7a, so that the connecting portion of the electric motor 7 having a cantilever structure is obtained. Since the motor relays 18u and 18v are arranged at positions close to the position of the motor relay 18u and 18v, the motor relays 18u and 18v are close to the center of gravity position G, and the swinging of the electric motor 7 having a cantilever structure 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。   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.

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
１８ｕ，１８ｖ…モータリレー
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 terminals 18u, 18v ... motor relay 19 ... holding member 26 ... power conversion circuit

Claims (3)

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の内面に当接させ、前記電動モータへの通電または通電停止を行う半導体素子によりモータリレーを構成し、該モータリレーを前記通電部材に実装し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 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 energization member for electrically connecting the output terminal of the semiconductor switch and the input terminal of the electric motor is provided, and a portion of the metal plate of the energization member is brought into contact with the inner surface of the motor housing so that the electric motor is energized or An electric power steering device, wherein a motor relay is constituted by a semiconductor element for stopping energization, and the motor relay is mounted on the energization member. 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、該保持部材を前記モータ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モータハウジングとの間に挟まれて前記モータハウジング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 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 the motor housing, whereby the metal substrate is attached to the holding member and the motor housing. An electric power steering device characterized in that the electric power steering device is sandwiched between and pressed against the motor housing. 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、
前記電動モータは、前記モータハウジングの出力軸側の片方の端部が操舵機構に結合され、片持ち構造であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to claim 1 or 2,
The electric motor has a cantilever structure in which one end of the motor housing on the output shaft side is coupled to a steering mechanism.
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