JP2015180155A - Drive controller of electric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車用のブレーキ倍力装置等に適用される電動アクチュエータの駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for an electric actuator applied to, for example, a brake booster for an automobile.
従来の電動アクチュエータの駆動制御装置としては、例えば以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
As a conventional drive control device for an electric actuator, for example, one described in
この電動アクチュエータの駆動制御装置は、金属製のケースの内部に、その底壁側から、スイッチング素子など種々の電子部品が実装されることによってインバータ回路を構成するパワーモジュールと、前記スイッチング素子を駆動制御する制御回路を構成する制御モジュールとが、所定間隔をもって積層配置されることにより構成され、前記パワーモジュールについては、前記ケースの底部に突設されたブロック状の放熱用台座に前記スイッチング素子を接触配置することで、該スイッチング素子に発生した熱を、ケースを介して外部に放散することとしている。 This drive control device for an electric actuator drives a power module that constitutes an inverter circuit by mounting various electronic components such as a switching element inside a metal case from the bottom wall side, and the switching element. And a control module that constitutes a control circuit to be controlled, and are arranged in a stacked manner at a predetermined interval. For the power module, the switching element is placed on a block-shaped heat radiation base protruding from the bottom of the case. The contact arrangement dissipates heat generated in the switching element to the outside through the case.
しかしながら、前記従来の電動アクチュエータの駆動制御装置の場合、前記ケースのみでは十分な放熱が図れず、また、電動アクチュエータに対し接線上に配置される構成からは該電動アクチュエータに対する放熱経路も十分に確保できないことから、比較的発熱量の多い半導体駆動素子と演算処理用素子とをパワーモジュールと制御モジュールとにそれぞれ分けて配置し、かつ、これら両モジュールをできるだけ離間して配置する必要があり、これによって、装置が高さ方向に大型化してしまうという問題があった。 However, in the case of the conventional drive control device for an electric actuator, sufficient heat dissipation cannot be achieved only with the case, and a heat dissipation path for the electric actuator is sufficiently secured from the configuration arranged on the tangential line with respect to the electric actuator. Since this is not possible, it is necessary to arrange the semiconductor drive element and the processing element that generate a relatively large amount of heat separately in the power module and the control module, and to dispose these modules as far apart as possible. As a result, there is a problem that the apparatus becomes large in the height direction.
本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、放熱性を犠牲にすることなく装置の小型化を実現し得る電動アクチュエータの駆動制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a drive control device for an electric actuator that can realize downsizing of the device without sacrificing heat dissipation.
本発明は、底壁が電動アクチュエータを収容するアクチュエータハウジングと一体に設けられたECUハウジングと、前記電動アクチュエータの駆動操作量を演算する演算処理素子と、前記電動アクチュエータの駆動信号を生成する半導体駆動素子と、前記ECUハウジング内に収容され、表面又は裏面に前記半導体駆動素子を実装してなる平板状の回路基板と、を備え、前記半導体駆動素子、又は前記回路基板における前記半導体駆動素子の実装領域の反対側面が、前記ECUハウジングに伝熱可能に配置されていることを特徴としている。 The present invention provides an ECU housing in which a bottom wall is provided integrally with an actuator housing that houses an electric actuator, an arithmetic processing element that calculates a drive operation amount of the electric actuator, and a semiconductor drive that generates a drive signal for the electric actuator An element and a flat circuit board that is housed in the ECU housing and has the semiconductor driving element mounted on the front surface or the back surface thereof, and the semiconductor driving element or the mounting of the semiconductor driving element on the circuit board The opposite side surface of the region is arranged to be able to transfer heat to the ECU housing.
本発明によれば、ECUハウジング及びアクチュエータハウジングを通じた半導体駆動素子の放熱が可能となる結果、該半導体駆動素子の良好な放熱性を確保しつつ、従来は別々に構成されていたパワーモジュールと制御モジュールとを一体に構成でき、装置の小型化を実現することができる。 According to the present invention, the semiconductor drive element can be dissipated through the ECU housing and the actuator housing. As a result, the power supply and control which have been separately configured in the related art are secured while ensuring good heat dissipation of the semiconductor drive element. The module can be integrated with the module, and the apparatus can be downsized.
以下に、本発明に係る電動アクチュエータの駆動制御装置の実施形態を、図面に基づいて詳述する。なお、以下に示す実施形態では、当該装置を自動車に搭載される電動式のブレーキ倍力装置に適用したものを示している。 Embodiments of an electric actuator drive control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment described below, the apparatus is applied to an electric brake booster mounted on an automobile.
すなわち、本発明に係る電動アクチュエータの駆動制御装置を適用してなるブレーキ倍力装置1は、特に図1、図2に示すように、三相交流電力によって駆動され、ブレーキ液の液圧制御に供する電動アクチュエータユニット2と、運転者のブレーキ操作や自動車の運転状態に基づいて前記電動アクチュエータ2を構成する後述の電動モータ7を駆動制御するモータ制御装置10と、から主として構成され、後述するマスターシリンダ5の後端部に突設された複数のスタッドボルト4を介して車体のダッシュパネル(図示外)に取り付けられる。
That is, the
前記電動アクチュエータユニット2は、アクチュエータハウジング5のうちシリンダ収容部5a内に摺動自在に設けられた図示外のピストン部材の軸方向移動に基づきブレーキ液圧を発生させる液圧発生手段であるマスターシリンダ6と、前記アクチュエータハウジング5において前記シリンダ収容部5aに付設されるモータ収容部5b内に設けられ、前記ピストン部材に対して移動力を付与する電動モータ7と、該電動モータ7の回転力を前記ピストン部材の直線移動力に変換して伝達する図示外の動力伝達手段と、前記液圧の発生に供するブレーキ液を貯留するリザーバタンク8と、から構成されている。
The
かかる構成から、前記ブレーキ倍力装置1は、運転者のブレーキ操作により図示外のブレーキペダルを介して前記ピストンの同軸上に延設されるプッシュロッド9が軸方向に押圧され、該プッシュロッド9のストローク量や車両運転状態を基にモータ制御装置10により通電される励磁電流をもって電動モータ7が駆動制御されることで、ブレーキ液の液圧が制御されるようになっている。
With this configuration, in the
前記モータ制御装置10は、図2〜図4に示すように、底壁12aの一部がアクチュエータハウジング5と一体的に設けられたECUハウジング11内に、電動モータ7の駆動操作量演算に供する演算処理素子としてのマイコン21や電動モータ7の駆動信号生成に供する複数の半導体駆動素子としてのスイッチング素子22など種々の電子部品が実装されてなる平板状の回路基板20が収容されることによって構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
前記ECUハウジング11は、アクチュエータハウジング5と一体形成され、該アクチュエータハウジング5の側方へと向けて開口形成された有底角筒状のハウジング本体である金属製のケース12と、該ケース12の開口を閉塞するほぼ板状のカバー部材である金属製のカバー13と、が複数のビスS1により締結されることで構成され、該両者12,13の接合部には、液状パッキンである周知のシール部材14が介装されている。なお、前記ケース12は、いわゆるアルミダイカスト法をもって型成形されている一方、カバー13は、金属板をプレス成形することによって形成されている。
The ECU housing 11 is integrally formed with the
また、前記ケース12の内底面には、回路基板20におけるマイコン21の実装領域A1や前記各スイッチング素子22の実装領域A2等と対向する位置に、それぞれ前記各電子部品21,22の放熱に供する矩形ブロック状の放熱用台座15が突出形成されていて、回路基板20(裏面20b)の前記各実装領域A1,A2(図6参照)を各放熱用台座15の上面に貼着されたシート状の伝熱物質16に接触配置することにより、前記各電子部品21,22に発生した熱をケース12や該ケース12と一体に形成されたアクチュエータハウジング5を通じて放熱させることが可能となっている。
In addition, the inner bottom surface of the
なお、この際、前記ケース12の外底面には、複数の放熱フィン17が設けられていて、該各放熱フィン17をもって効果的な放熱が行えるようになっている。また、前記伝熱物質16としては、図3に示すような例えばシリコン等を材料とした弾性を有するシート状のもののほか、液状のグリス等を採用してもよく、また、当該伝熱物質16を介在させることなく、前記各スイッチング素子22を各放熱用台座15に直接接触させる構成としてもよい。
At this time, a plurality of
前記回路基板20は、ガラスエポキシ樹脂に代表されるような非導電性樹脂材料からなる基板の表裏両面及び内部に図7に示すような複数の導体パターンである第1〜第4配線パターンP1〜P4が積層状態に配置されて、該各配線パターンP1〜P4によってインバータ回路が構成されたもので、外周縁部(主としてコーナー部)や中央部に貫通形成された締結孔20cに挿通した複数のビスS2がそれぞれケース12内に設けられた固定部12bに螺着することによって該ケース12に収容固定されている
そして、前記回路基板20の部品実装面である表面20aには、特に図5に示すように、一端部に外部電子機器(図示外)との信号や電力の授受に供するコネクタ23が設けられると共に、中間部に前記マイコン21や電流遮断手段としての半導体リレー24が、他端部に前記各スイッチング素子22が、それぞれ実装されている。なお、前記コネクタ23については、カバー13に開口形成されたコネクタ挿通孔13aを介して外部へと臨むように構成されている。その他、図5中の25はノイズフィルタ部品として機能するノーマルチョークコイル、26は平滑コンデンサ、27は電流検出手段としてのシャント抵抗を示している。
The
また、前記回路基板20の裏面20aには、図6に示すように、電動モータ7と電気的に接続されるモータ接続部28が設けられている。このモータ接続部28は、ケース12の底壁12aに貫通形成された連通孔12cを挿通する図示外の配線を通じて電動モータ7と接続される構成となっている。その他、図6中におけるA1はマイコン21の実装領域を、A2は前記各スイッチング素子22の実装領域をそれぞれ示しており、前述のように、該各実装領域A1,A2が伝熱物質15を介してそれぞれ各放熱用台座15に接触配置されることによって、マイコン21や前記各スイッチング素子22等に発生した熱が、各放熱用台座15へと伝達され、ケース12及びアクチュエータハウジング5を介して外部に放散するようになっている。
Further, as shown in FIG. 6, a
ここで、前記各配線パターンP1〜P4のうち、前記各締結孔20cの近傍に位置する第1、第4配線パターンP1,P4には、図7、図8に示すように、前記各締結孔20cに対応するビス挿通孔35が形成されることによって該各ビス挿通孔35の孔縁にそれぞれほぼ環状に構成され、前記各固定部12bに対しての熱伝達に供する伝熱部36が設けられている。すなわち、前記第1、第4配線パターンP1,P4については、前記ビスS2による締結に基づいて回路基板20が前記各固定部12bに密着した状態でもって、前記各スイッチング素子22や前記各平滑コンデンサ26の発熱に基づき当該各配線パターンP1,P4に伝達された熱が、前記各伝熱部36を介して前記各固定部12bに伝達可能な構成となっている。
Here, among the wiring patterns P1 to P4, the first and fourth wiring patterns P1 and P4 located in the vicinity of the
なお、本実施形態では、前記各伝熱部36を環状に構成したものを例示して説明するが、該各伝熱部36については、前記無端環状のもののほか、例えばC字形状など、厚さ方向において前記各固定部12bとオーバーラップする形状であれば、いかなる形状も採用可能である。
In the present embodiment, the
以上のような構成から、前記モータ制御装置10によれば、前記電動モータ7への通電制御に伴って前記各スイッチング素子22やマイコン21等が発熱すると、この熱は回路基板20の裏面20bに接触する前記各放熱用台座15へと伝達され、該各放熱用台座15からケース12及び該ケース12と一体に形成されたアクチュエータハウジング5を介して外部に放散できるため、前記各スイッチング素子22等の良好な放熱性を確保しつつ、前述したように従来は別々に構成されていたパワーモジュールと制御モジュールを一体に構成することが可能となって、モータ制御装置10の小型化を実現することができる。
From the above configuration, according to the
さらに、本実施形態では、発熱部品が接続される配線パターンP1,P4において前記各伝熱部36が設けられていることから、前記各スイッチング素子22等に発生した熱が、前記各配線パターンP1,P4から前記各伝熱部36によっても、該各伝熱部36に密着する前記各固定部12bに伝達させることができ、これによって、前述のケース12及びアクチュエータハウジング5を通じた放熱性を一層向上させることができる。
Further, in the present embodiment, since the
また、前記モータ制御装置10の場合、前記回路基板20において、前記各スイッチング素子22が、駆動により発熱する電動モータ7を収容するモータ収容部5b側ではなく、高温となり難いシリンダ収容部5a側となる他端側に偏倚して配置されると共に、このシリンダ収容部5aでは前記ピストンの移動に伴って発生する空気流動に基づき当該シリンダ収容部5aの温度上昇が抑制される結果、前記各スイッチング素子22等の熱を比較的低温のシリンダ収容部5aへと伝達させることが可能となって、当該各スイッチング素子22等のより効果的な放熱を図ることができる。
In the case of the
さらに、前記モータ制御装置10では、カバー13と対向する回路基板20の表面20aにコネクタ23が突設されていることから、パワーモジュールと制御モジュールとを重合配置するためにコネクタを当該各モジュールと平行に延出させることを余儀なくされていた従来に比べて、ECUハウジング11の高さ幅を縮小化することが可能となり、モータ制御装置10のさらなる小型化に寄与することができる。
Further, in the
加えて、前記モータ制御装置10では、アクチュエータハウジング5と連続するケース12(底壁12a)と対向する回路基板20の裏面20bにモータ接続部28が突設されていることから、該モータ接続部28と電動モータ7の配線距離を短縮でき、配線抵抗やノイズ低減にも供される。
In addition, in the
本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記ECUハウジング11の具体的な形状や前記回路基板20に実装される具体的な電子部品など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内でモータ制御装置10の仕様等に応じて自由に変更することができる。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, the specific shape of the ECU housing 11 and the specific electronic components mounted on the
2…電動アクチュエータユニット(電動アクチュエータ)
5…アクチュエータハウジング
11…ECUハウジング
20…回路基板
21…マイコン(演算処理素子)
22…スイッチング素子(半導体駆動素子)
2 ... Electric actuator unit (electric actuator)
5 ... Actuator housing 11 ...
22: Switching element (semiconductor drive element)
Claims (5)
前記電動アクチュエータの駆動操作量を演算する演算処理素子と、
前記電動アクチュエータの駆動信号を生成する半導体駆動素子と、
前記ECUハウジング内に収容され、表面又は裏面に前記半導体駆動素子を実装してなる平板状の回路基板と、
を備え、
前記半導体駆動素子、又は前記回路基板における前記半導体駆動素子の実装領域の反対側面が、前記ECUハウジングに伝熱可能に配置されていることを特徴とする電子制御装置。 An ECU housing having a bottom wall integrated with an actuator housing that houses the electric actuator;
An arithmetic processing element for calculating a drive operation amount of the electric actuator;
A semiconductor drive element for generating a drive signal for the electric actuator;
A flat circuit board housed in the ECU housing and mounted on the front or back surface with the semiconductor drive element;
With
An electronic control device, wherein the semiconductor drive element or the side surface opposite to the mounting area of the semiconductor drive element on the circuit board is arranged to be able to transfer heat to the ECU housing.
前記導体パターンは、前記締結孔の孔縁に近接配置され、該導体パターンに発生した熱が前記ECUハウジングに伝熱可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。 In the circuit board, a drive control circuit that drives and controls the electric actuator is configured by a plurality of conductor patterns arranged in a laminated manner, and through a metal fastening member that is inserted through a plurality of fastening holes that penetrate in the thickness direction. Fixed to the ECU housing,
2. The electronic control device according to claim 1, wherein the conductor pattern is disposed in proximity to a hole edge of the fastening hole, and heat generated in the conductor pattern is configured to be able to transfer heat to the ECU housing. .
前記電動アクチュエータは、
前記アクチュエータハウジングの内部に摺動自在に設けられたピストン部材の軸方向移動に基づいてブレーキ液圧を発生させる液圧発生手段と、
前記ピストン部材に移動力を付与する電動モータと、
前記電動モータの回転力を前記ピストン部材の直線移動力に変換し伝達する動力伝達手段と、
から構成され、
前記半導体駆動素子は、前記液圧発生手段側に偏倚して配置されていることを特徴とする請求項1〜3に記載の電動アクチュエータの駆動制御装置。 A drive control device for an electric actuator used for drive control of a brake device of a vehicle,
The electric actuator is
Hydraulic pressure generating means for generating brake hydraulic pressure based on axial movement of a piston member slidably provided inside the actuator housing;
An electric motor for applying a moving force to the piston member;
Power transmission means for converting and transmitting the rotational force of the electric motor to the linear movement force of the piston member;
Consisting of
The drive control apparatus for an electric actuator according to claim 1, wherein the semiconductor drive element is arranged to be biased toward the hydraulic pressure generating means.
前記回路基板には、前記カバー部材と対向する側面に、外部の電子機器との接続に供するコネクタが突設される一方、前記ハウジング本体と対向する側面に、前記電動モータとの接続に供するモータ接続部が突設されていることを特徴とする請求項4に記載の電動アクチュエータの駆動制御装置。 The ECU housing is composed of a housing main body that is open at the side of the actuator housing, and a cover member that closes the opening of the housing main body.
On the side surface facing the cover member, a connector for connecting to an external electronic device protrudes from the circuit board, and on the side surface facing the housing body, a motor used for connection to the electric motor The drive control device for an electric actuator according to claim 4, wherein the connection portion is protruded.
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