JP3560701B2

JP3560701B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3560701B2
Application number: JP20388895A
Authority: JP
Inventors: 宏和若尾; 昭良遠藤; 健信中村; 好典小木曽
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: JPH0930434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
図８、９に示す従来の電動パワーステアリング装置では、車輪に連係するラック軸と、ハンドルに連動するピニオン軸とを、ギヤケース１内でかみ合わせている。そして、このギヤケース１に電動モータ３を設け、その出力軸をラック軸に連係させている。
また、車室にコントローラー５を設け、このコントローラー５を上記電動モータ３に電気的に接続している。この電動モータ３は、その電源７としてバッテリ又はオルタネータに接続している。
そして、コントローラー５は、ハンドルからの入力トルクなどに応じて電動モータ３への電流値を演算する制御回路２と、その演算値に対応する電流を電動モータに供給する駆動回路４とを備えている。
【０００３】
駆動回路４は、図９に示すように、電動モータ３に接続した４つのスイッチング素子６から構成されている。そして、制御回路２がこれら４つのスイッチング素子６を周期的に開閉して、いわゆるＰＷＭ変調をし、電動モータ３の出力を制御する。また、その開閉するスイッチを選択することによって、電動モータ３を正転させたり逆転させたりする。
なお、符号３８は、これらスイッチング素子６に接続した電流検出抵抗である。
このようにした制御回路２と駆動回路４とは、コントローラー５内で別々に設けられている。
制御回路２と駆動回路４とをコントローラー５内で別々に設けている理由は、駆動回路４のスイッチング素子６を高い周波数で開閉させると、それが発熱してしまうが、その熱により制御回路２に悪影響を及ぼすということがあった。そのために、両回路を別々にして、駆動回路４の熱が制御回路２に影響を及ぼさないようにしている。
【０００４】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電動パワーステアリング装置では、コントローラー５を、エンジンルームから離して車室に設置している。したがって、これらを接続する長い配線が複数必要となり、コストが高くなるとともに、電動パワーステアリング装置が大型化してしまう。しかも、配線が長くなれば、それだけ電力ロスも多くなる。
この発明の目的は、駆動回路で発生する熱による影響を少なくでき、しかも、コストダウン及び装置の小型化を可能にする電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、操舵機構を組み込んだギヤケースと、上記操舵機構に連係させた電動モータと、電動モータに電流を供給する駆動回路と、駆動回路に制御信号を出力する制御回路と、電動モータの電源とを備えた電動パワーステアリング装置を前提とする。
そして、表面に駆動回路を設けた金属基板と、この金属基板を組み込んだアルミ製のケースとを備え、上記金属基板とギヤケースとをネジで締め付けて密着させ、しかも、このネジを駆動回路上の電流検出抵抗のアース端子として使用したことを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、アルミ製のケースを、蓋と金属基板を組み込んだ本体とから構成するとともに、上記蓋の内面には、その蓋を本体に取り付けたとき、先端が金属基板を押し付けてそれをケースに密着させる突起を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【作用】
第１の発明では、駆動回路を設けた金属基板を、アルミ製のケースに組み込んでいる。したがって、駆動回路が発熱しても、その熱を金属基板及びケースを介して放熱させることができる。
また、金属基板とケースとをネジで締め付けて密着させているので、さらに放熱効果を高めることができる。
しかも、このネジを駆動回路上の電流検出抵抗のアース端子としても利用するので、電流検出抵抗から直接あるいは最短でアースへ接続でき、回路パターンでの電力損失をなくすことができる。さらに、このネジを介して電流検出抵抗で発生する熱を逃せられるので、放熱性を高めることができる。したがって、空中に放熱するために大きくしていた電流検出抵抗の大きさを小さくでき、それだけ基板も小型化できる。
第２の発明では、第１の発明において、蓋の内面に設けた突起で金属基板を押し付け、金属基板をケースに密着させている。そして、これらを密着させれば、さらに放熱効果を高めることができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜３に示すこの発明の第１実施例では、基板として金属基板８を用いている。つまり、基板をアルミなどの熱伝導率の高い材質で形成し、その表面に絶縁層を設けている。そして、この金属基板８に出力軸孔９を形成し、その両隣に一対の配線孔１０を形成している。
この一枚の金属基板８上には、次のように、制御回路２と駆動回路４と設けている。
つまり、出力軸孔９を形成した側における金属基板８上に、駆動回路４を設けている。特に、スイッチング素子６は出力軸孔９の周囲に配置し、その配置間隔をできるだけ小さくしている。そして、これらスイッチング素子６を互いにプリント配線によって接続している。
また、他方の側における金属基板８上に制御回路２を設け、これら両回路２、４をプリント配線により接続している。
このようにした金属基板８を、本体１１と蓋１２とからなるケースＣ内に組み込んでいる。
【００１５】
本体１１は、アルミなどの熱伝導率の高い材質で形成され、図２に示すようにブロック形状となっている。そして、この本体１１には、金属基板８と同形の収容穴１３を形成し、その底部に、後述する電動モータ３を組み付けるための組み付け孔１４を形成している。したがって、収容孔１３に金属基板８をはめ込むと、上記出力軸孔９及び配線孔１０が組み付け孔１４に重なることになる。
このようにして、金属基板８を収容孔１３にはめ込んだら、この金属基板８をネジ３７で締め付け、本体１１にできるだけ密着させる。
なお、この実施例では、ネジ３７を駆動回路４上の電流検出抵抗のアース端子として利用している。したがって、コストダウンが可能である。
しかも、このネジ３７を介して、電流検出抵抗３８で発生する熱を逃すことができ、コストダウン及び小型化が可能となる。つまり、一般的に、抵抗の線路が細く小さくなると、そこでの発熱量は大きくなってしまう。しかし、ここでは、電流検出抵抗３８から直接あるいは最短でアースへ接続できるので、電流検出抵抗３８からアースまでの回路パターンが不要あるいは最短にでき、その回路パターンで生じる電力損失を防ぐことができる。また、電流検出抵抗３８の発熱をネジ３７を介して放熱できるので、電流検出抵抗３８の線路を細く小さくでき、コストダウン及び小型化が可能となる。
なお、このネジ３７の材質としては、例えば、銅や真鍮を用いればよい。
【００１６】
上記本体１１には、同じくアルミなどの熱伝導率の高い材質で形成された蓋１２を、Ｏリング１５とともに取り付けている。そして、図示しないボルトで本体１１と蓋１２とを締め付ければ、それら両者を密封させることができる。
この蓋１２には、本体１１の組み付け孔１４に対向する位置に、シャフト孔１６を形成し、その内部に軸受１７を設けている。
また、蓋１２の内面には、複数の押え棒１８を設けている。そして、蓋１２をボルトで本体１１に締め付けると、この押え棒１８の先端が金属基板８に当接し、この金属基板８を本体１１に押し付けることになる。
【００１７】
この押え棒１８の先端には樹脂製のクッション部材１９を設けている。これは、押え棒１８の長さの誤差を吸収するためである。つまり、押え棒１８が長過ぎると、蓋１２が完全に閉まらなかったり、金属基板８を傷つけたりすることがある。反対に、短すぎると、蓋１２を本体１１に取り付けても押え棒１８の先端が金属基板８に当接せず、押え棒１８を設けた意味がなくなってしまう。そこで、押え棒１８を少し短めにしておいて、その先端にクッション部材１９を設けておけば、確実に先端を金属基板８に当接させることができる。
なお、蓋１２の内面には、蓋１２と本体１１とを位置決めするため、所定の箇所に位置決め突起３１を形成している。そして、例えば、これら位置決め突起３１を、前記した押え棒１８の代わりに、金属基板８を押さえつける突起として用いてもよい。つまり、この位置決め突起３１を長くして、その先端部を金属基板８に押し付け、金属基板８を本体１１に密着させてもよい。
ただし、いずれの場合も、金属基板８上の回路を構成する各素子がない箇所に、押え棒１８あるいは位置決め突起３１の先端を押し付けるようにしなければならない。
【００１８】
金属基板８をケースＣに組み込んだら、図３に示すように、ケースＣをギヤケース１と電動モータ３との間に機械的に組み込み、本体１１側に電動モータ３を組み付ける。つまり、電動モータ３を組み付け孔１４に組み付けて、その出力軸２０を、出力軸孔９を通してケースＣ内を貫通させている。
ケースＣの外側である電動モータ３の出力軸２０には整流子２１を固定し、この整流子２１に隣接してブラシホルダ２３を設けている。
つまり、金属基板８の裏面、すなわち駆動回路４を設けた側とは反対側における組み付け孔１４内に、絶縁性を有するスペーサ２４を設け、このスペーサ２４の上にブラシホルダ２３を固定している。そして、このブラシホルダ２３にブラシ２２を組み込んで、そのブラシ２２を整流子２１に接触させている。
なお、ブラシホルダ２３内に図示しないスプリングを設けておけば、ブラシ２２を常に整流子２１に接触させることができるので、出力軸２０の回転を安定させることができる。
【００１９】
このようにしてブラシホルダ２３を設けると、ブラシホルダ２３は駆動回路４とは反対面である外側に位置することになる。そして、これらブラシ２２とスイッチング素子６とを、配線孔１０に通したピグテール線２５で接続している。
上記のようにスイッチング素子６とブラシホルダ２３とを、金属基板８を挟んで互いに反対側に設けたので、それらを同一面に設ける場合よりも、それらの配置間隔を小さくできる。そして、配置間隔を小さくできるので、当然のこととしてピグテール線２５の長さを短くできる。
なお、配線孔１０を形成すると、金属基板８のアルミがこの配線孔１０の側面に露出してしまう。そして、ピグテール線２５がこのアルミに触れるとショートしてしまうので、配線孔１０の内面にも絶縁層を設けておく必要がある。
【００２０】
一方、蓋１２側に、アルミなどで形成したギヤケース１を組み付けている。このギヤケース１内では、車輪を連係させたラック軸と、ハンドルに連動するピニオン軸とがかみ合って操舵機構を構成している。
そして、蓋１２に設けた軸受１７により出力軸２０を支持する一方、この出力軸２０をギヤケース１内で上記操舵機構に連係させている。
なお、駆動回路４側におけるケースＣの端部には、バッテリ７に接続するためのコネクタ２６を設けている。コネクタ２６は、端子２７と、その周囲に設けた樹脂製のショート防止用の保護ケース２８とからなり、この端子２７を駆動回路４に接続している。そして、端子２７は保護ケース２８と相対回転しないように、キー２９で止められている。また、端子２７と保護ケース２８との間、及び保護ケース２８と本体１１との間にＯリング３０を組み込み、ケースＣ内に水等が侵入するのを防止している。
【００２１】
次に、第１実施例の電動パワーステアリング装置の動作を説明する。
図示しないハンドルを切ると、その入力トルクや車速などに応じて、制御回路２がアシストに必要な電動モータの出力トルクを計算し、駆動回路４を作動させる。そして、駆動回路４のスイッチング素子６が、周期的に開閉してＰＷＭ変調し、電動モータ３の出力を制御するとともに、その出力軸２０を正転あるいは逆転させる。出力軸２０が回転すれば、その出力がギヤケース１内のラック軸に伝えられ、操舵力をアシストすることになる。
【００２２】
この第１実施例の電動パワーステアリング装置では、金属基板８及びケースＣを熱伝導率の高いアルミ製にしたので、ギヤケース１をアルミ製にしたことと相まって、放熱性が極めて良好になる。このように放熱性が良くなるので、例えば、制御回路２を駆動回路４に隣接して設けても、駆動回路４の熱が制御回路２に悪影響を及ぼさなくなる。また、このケースＣの熱は、ギヤケース１や電動モータ３を介して拡散するので、制御回路２や駆動回路４をエンジンルーム内に隣接して設けることができた。
そして、両回路２、４を車室外、例えばエンジンルーム内に設けることができれば、それだけ配線を短くすることができ、コストダウン、及び電動パワーステアリング装置の小型化が可能となる。また、配線が短くなれば、電力ロスを少なくでき、しかも、ＰＷＭ変調による放射ノイズの発生も抑えられる。
【００２３】
さらに、この第１実施例では、制御回路２と駆動回路４とを同一の金属基板８上に設けられるようになったが、その理由は次の通りである。
つまり、駆動回路４を構成するスイッチング素子６とブラシ２２とを、これまで説明した構成としたので、短いピグテール線２５で接続し、しかも、スイッチング素子６の配置間隔をできるだけ小さくできる。そして、スイッチング素子６とブラシ２２とを短い配線で接続でき、スイッチング素子６の配置間隔を小さくできれば、駆動回路４においてＰＷＭ変調による放射ノイズはほとんど発生しない。
【００２４】
また、基板を熱伝導率の高いアルミなどの金属製にしているので、駆動回路４が発熱しても、その熱を金属基板８やケースＣを介して放熱させることができる。しかも、この実施例では、ネジ３７や突起(押え棒１８)により、金属基板８をできるだけケースＣに密着させたので、さらに放熱効果を高めることができる。
このようにして、ＰＷＭ変調による放射ノイズをなくし、また、放熱させることができるので、制御回路２と駆動回路４とを同一の基板８上に設けても、なんら不都合が生じない。
このような理由から、この実施例では、両回路２、４を同一の基板８上に設けたが、同一基板８上に両回路２、４を設けることによって、それらを接続する配線をなくすことができ、小型化及びコストダウンが可能となる。
【００２５】
図４〜７に示す第２実施例は、第１実施例におけるブラシホルダ２３を樹脂製とするとともに、その下端部に一対の突部３２を設けている。この一対の突部３２は、基板８に形成した配線孔１０にはめ込むことができ、基板８の配線孔１０を覆うことができる。
さらに、このブラシホルダ２３の内部には、スプリングガイド４０を一体に形成している。つまり、図５に示すように、ブラシ２２の背面にスプリングガイド４１を設け、また、ホルダ２３内にも、ブラシ２２の背面に対向する面にスプリングガイド４０を設けている。そして、これらスプリングガイド４０、４１に沿ってスプリング４２を設ければ、スプリング４２が傾くことなく、電動モータ３の出力を安定させることができる。
また、ブラシホルダ２３には、複数の放熱孔３３を形成している。したがって、放熱性をさらに高めることができる。
そして、上記以外の構成は、第１実施例と同様である。
【００２６】
この第２実施例では、ブラシホルダ２３を樹脂製にしたので、ブラシホルダ２３自体が絶縁性を有する。したがって、ブラシホルダ２３と金属基板８の裏面との間に、絶縁性を有するスペーサ２４を設ける必要がなく、それだけ部品点数を少なくできる。このように部品点数を少なくできれば、コストダウン及び小型化が可能となるだけでなく、組み付け工数も少なくできる。
しかも、突部３２で配線孔１０を覆うことができるので、この配線孔１０に絶縁層を設けなくても、ピグテール線２５がショートしてしまうことがない。
さらに、突部３２をはめ込むだけで、ブラシホルダ２３の位置を決めることができるので、組み付け性も向上する。
なお、図６に示すように突部３２の先端に爪部３４を形成しておけば、この爪部３４を基板８の表面に引っ掛けることができる。そして、例えば、突部３２が弾性を有すれば、この突部３２を配線孔１０にはめ込むだけで、ブラシホルダ２３をしっかり固定させることができる。
もちろん、図７に示すように、突部３２とは別に固定用突起３９を設けてもよい。そして、突部３２とは別に固定用突起３９を設ければ、このブラシホルダ２３をさらにしっかりと固定することができる。ただし、この場合は、金属基板８側にも、この固定用突起３９をはめるための固定用孔を形成する必要がある。
【００２７】
【発明の効果】
第１の発明では、駆動回路や駆動回路に接続したピグテール線が発熱しても、その熱を金属基板及びケースを介して放熱させることができる。
したがって、駆動回路と制御回路とを同一の基板上に設けることができる。そして、これら両回路を同一の基板上に設けることができれば、コストダウン及び装置の小型化が可能となる。
また、ネジで基板とケースとを密着させたので、さらに放熱性を高めることができる。しかも、このネジをアース端子として利用するので、コストダウンが可能である。また、ネジを介して電流検出抵抗で発生する熱を逃すことができるので、抵抗を小さくでき、さらにコストダウン及び小型化が可能となる。
第２の発明では、第１の発明において、突起の先端を基板に押し付け、基板をケースに密着させたので、さらに放熱性を高めることができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】制御回路２と駆動回路４とを設けた基板８を示す図である。
【図２】蓋１２と本体１１とからなるケースＣの斜視図である。
【図３】第１実施例の電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図４】第２実施例の電動パワーステアリング装置でブラシホルダを示す一部断面図である。
【図５】ブラシホルダの内部を示す断面図である。
【図６】第２実施例でブラシホルダの一例を示す一部断面図である。
【図７】第２実施例でブラシホルダの一例を示す斜視図である。
【図８】従来例の電動パワーステアリング装置を示す図である。
【図９】従来例の電動パワーステアリング装置の回路図である。
【符号の説明】
１ギヤケース
２制御回路
３電動モータ
４駆動回路
６スイッチング素子
８金属基板
９出力軸孔
１０配線孔
１１本体
１２蓋
１８押え棒
２２ブラシ
２３ブラシホルダ
３７ネジ
３８電流検出抵抗
Ｃケース

Claims

操舵機構を組み込んだギヤケースと、上記操舵機構に連係させた電動モータと、電動モータに電流を供給する駆動回路と、駆動回路に制御信号を出力する制御回路と、電動モータの電源とを備えた電動パワーステアリング装置において、表面に駆動回路を設けた金属基板と、この基板を組み込んだアルミ製のケースとを備え、上記金属基板とギヤケースとをネジで締め付けて密着させ、しかも、このネジを駆動回路上の電流検出抵抗のアース端子として使用したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
アルミ製のケースを、蓋と金属基板を組み込んだ本体とから構成するとともに、上記蓋の内面には、その蓋を本体に取り付けたとき、先端が金属基板を押し付けてそれをケースに密着させる突起を設けた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。