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KR20180023997A - 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 - Google Patents

전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 Download PDF

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KR20180023997A
KR20180023997A KR1020187003194A KR20187003194A KR20180023997A KR 20180023997 A KR20180023997 A KR 20180023997A KR 1020187003194 A KR1020187003194 A KR 1020187003194A KR 20187003194 A KR20187003194 A KR 20187003194A KR 20180023997 A KR20180023997 A KR 20180023997A
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circuit board
electronic control
heat
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power conversion
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마사오 후지모토
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

전동 모터부(EM)에 인접하게 전동 모터의 회전축(50) 부근에서 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체(23)를 설치하고, 방열 기체(23)가 연장되는 방향을 따라서 용장계의 한쪽의 전자 제어 수단의 기판(24)을 열이동 가능하게 방열 기체(23)에 고정하여, 한쪽의 전자 제어 수단의 기판(24)과 마주보게 하고, 다른 쪽의 전자 제어 수단의 기판(26)을 열이동 가능하게 방열 기체(23)에 고정하여, 각각의 전자 제어 수단의 기판(24, 26)으로부터의 열을, 방열 기체(23)를 통해 모터 하우징(20)에 방열한다. 반경 방향의 크기를 축소하여 소형화할 수 있고, 또한, 방열 기체를 통해 전동 모터부의 하우징에 방열되기 때문에, 기판으로부터의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다.

Description

전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치
본 발명은 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 특히 전자 제어 장치를 내장한 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
일반적인 산업 기계 분야에서는 전동 모터에 의해서 기계계 제어 요소를 구동하고 있지만, 최근에는 전동 모터의 회전 속도나 회전 토크를 제어하는 반도체 소자 등으로 이루어지는 전자 제어부를 전동 모터에 일체적으로 내장하는, 소위 기전(機電) 일체형의 전동 구동 장치가 채용되기 시작하고 있다.
기전 일체형의 전동 구동 장치의 예로서, 예컨대 자동차의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 운전자가 스티어링 휠을 조작함으로써 회동하는 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하고, 이 검출치에 기초하여 스티어링 샤프트의 회동 방향과 동일한 방향으로 회동하도록 전동 모터를 구동하여, 조타 어시스트토크를 발생시키도록 구성되어 있다. 이 전동 모터를 제어하기 위해서, 전자 제어부(ECU: Electronic Control Unit)가 파워 스티어링 장치에 마련되어 있다.
종래의 전동 파워 스티어링 장치로서는, 예컨대, 일본 특허공개 2013-60119호 공보(특허문헌 1)에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 전동 모터부와 전자 제어부에 의해 구성된 전동 파워 스티어링 장치가 기재되어 있다. 그리고, 전동 모터부의 전동 모터는, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징에 수납되고, 전자 제어부의 전자 부품이 실장된 기판은, 모터 하우징의 축 방향의 출력축과는 반대쪽에 배치된 ECU 하우징에 수납되어 있다. ECU 하우징의 내부에 수납되는 기판은, 전원 회로부, 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET 혹은 IGBT 등과 같은 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로부와, 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부를 갖추고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 입력 단자는 버스바(busbar)를 통해 전기적으로 접속되어 있다.
그리고, ECU 하우징에 수납된 전자 제어부에는 합성수지로 만들어진 커넥터 단자 조립체를 통해 전원으로부터 전력이 공급되고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 공급되고 있다. 커넥터 단자 조립체는 덮개로서 기능하고 있으며, ECU 하우징에 형성된 개구부를 막도록 하여 전자 제어부와 접속되고, 또한 고정 볼트에 의해서 ECU 하우징의 외표면에 고정되어 있다.
또한, 이 밖에 전자 제어부와 전동 모터부를 일체화한 전동 구동 장치로서는 전동 브레이크나 각종 유압 제어용 전동 유압 제어기 등이 알려져 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2013-60119호 공보
그런데, 특허문헌 1에 기재되어 있는 전동 파워 스티어링 장치는 자동차의 엔진룸 내에 배치되므로 소형으로 구성될 필요가 있다. 특히 최근에 자동차의 엔진룸 내부에는, 배기가스 대책 기기나 안전 대책 기기 등의 보조 기계류가 많이 설치되는 경향이 있어, 전동 파워 스티어링 장치를 비롯하여 각종 보조 기계류를 가능한 한 소형화하는 것이나 부품 개수를 줄이는 것이 요구되고 있다.
그리고, 특허문헌 1에 있는 것과 같은 구성의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 전원 회로부, 전력 변환 회로부 및 제어 회로부가 반경 방향을 따라서 설치된 2장의 기판에 실장되어 있다. 이 때문에, 전동 모터를 제어하기 위해 필요한 전기 부품의 부품 개수는 대략 정해져 있으므로, 2장의 기판에 이들 부품 개수의 전기 부품을 실장하면, 전자 제어부를 수납하고 있는 ECU 하우징이 자연히 반경 방향으로 커진다.
더욱이, 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 자동차의 조타를 행하기 위해서 안전성이 특히 요구되고 있어, 이중계와 같은 용장계를 갖춘 전자 제어부로 할 필요가 있다. 이 때문에, 용장계의 구성으로서 동일한 전자 제어부가 2 계통만큼 필요하게 되어, 이러한 점에서도 ECU 하우징이 더욱 커지는 경향이 있다.
그리고, 전동 파워 스티어링 장치는 그 구조상 길이 방향으로는 축 길이의 제한이 비교적 적고, 반경 방향의 대형화가 제한되는 경향이 있다. 따라서, 전동 구동 장치를 반경 방향으로 소형화할 것이 요청되고 있는 것이 현재 상황이다.
또한 이에 더하여, 전원 회로부나 전력 변환 회로부를 구성하는 전기 부품은 발열량이 커서, 소형화하는 경우 이 열을 효율적으로 외부로 방열해 줄 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 용장계를 갖춘 전자 제어부와 일체화된 전동 모터부로 이루어지는 전동 구동 장치가 반경 방향으로 대형화되는 것을 억제함과 더불어, 가능한 한 부품 개수를 적게 하여 구성이 간단한 방열 구조를 갖춘 신규의 전동 구동 장치 및 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 특징은, 기계계 제어 요소를 구동하는 전동 모터가 수납된 모터 하우징과, 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 모터 하우징의 단부면에 고정되고, 출력부와는 반대쪽의 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체(放熱基體)와, 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되어, 방열 기체에 열전도 가능하게 부착된 기판을 갖춘 용장계의 한쪽의 전자 제어 수단과, 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되어, 방열 기체에 열전도 가능하게 부착된 기판을 갖춘 용장계의 다른 쪽의 전자 제어 수단을 구비하고, 한쪽의 전자 제어 수단의 기판 혹은 다른 쪽의 전자 제어 수단의 기판 혹은 양쪽의 기판으로부터의 열을, 방열 기체를 통해 모터 하우징으로부터 방열하는 전동 구동 장치에 있다.
본 발명에 따르면, 전동 모터의 회전축 방향을 따라서 연장되는 방열 기체에, 역시 회전축 방향을 따라서 연장되는 전자 제어부의 기판을 열전도 가능하게 고정함으로써, 전동 구동 장치의 반경 방향의 크기를 축소하여 소형화할 수 있다. 또한, 각각의 기판으로부터의 열이 방열 기체를 통해 전동 모터부의 모터 하우징에 방열되기 때문에, 소형화한 경우라도 기판으로부터의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일례로서의 조타 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 종래의 전동 파워 스티어링 장치의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 전동 모터부에 회전각 검출 기판을 실장한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5는 전동 모터부에 부착되는 방열 기체의 사시도이다.
도 6은 전동 모터부에 방열 기체를 실장한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7은 전동 모터부와 방열 기체의 고정 방법을 설명하는 단면도이다.
도 8은 방열 기체에 용장계의 전자 제어 수단을 고정한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 8의 A-A 종단면을 도시하고, 그 변형예를 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적인 개념 중에서 여러 가지 변형예나 응용예도 그 범위에 포함하는 것이다.
본 발명의 실시형태를 설명하기 전에, 본 발명이 적용되는 일례로서의 조타 장치의 구성에 관해서 도 1을 이용하여 간단히 설명하고, 또한 본 발명의 이해를 돕기 위해서 종래의 전동 파워 스티어링 장치의 개략적인 구성에 관해서도 도 2를 이용하여 간단히 설명한다.
우선 자동차의 전륜(前輪)을 조타하기 위한 조타 장치에 관해서 설명한다. 조타 장치(1)는 도 1에 도시한 것과 같이 구성되어 있다. 도시하지 않는 스티어링 휠에 연결된 스티어링 샤프트(2)의 하단에는 도시하지 않는 피니언이 마련되고, 이 피니언은 차체 좌우 방향으로 긴, 도시하지 않는 랙과 맞물려 있다. 이 랙의 양끝에는 전륜을 좌우 방향으로 조타하기 위한 타이 로드(3)가 연결되어 있고, 랙은 랙 하우징(4)에 덮여 있다. 그리고, 랙 하우징(4)과 타이 로드(3) 사이에는 고무 부츠(5)가 마련되어 있다.
스티어링 휠을 회동 조작할 때의 토크를 보조하기 위해서 전동 파워 스티어링 장치(6)가 설치되어 있다. 즉, 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서(7)가 마련되고, 토크 센서(7)의 검출치에 기초하여 기어(10)를 통해 랙에 조타 보조력을 부여하는 전동 모터부(8)와, 전동 모터부(8)에 배치된 전동 모터를 제어하는 전자 제어 장치부(ECU)(9)가 마련되어 있다. 전동 파워 스티어링 장치(6)의 전동 모터부(8)는, 출력축 측의 외주부의 세 곳이 도시하지 않는 볼트를 통해 기어(10)에 접속되고, 전동 모터부(8)의 출력축과는 반대쪽에 전자 제어부(9)가 마련되어 있다.
종래의 전동 파워 스티어링 장치는, 도 2에 도시한 것과 같이, 전동 모터부(8)가, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 통부를 갖는 모터 하우징(11A) 및 이것에 수납된 도시하지 않는 전동 모터로 구성되고, 전자 제어부(9)가, 모터 하우징(11A)의 축 방향의 출력축과는 반대쪽에 배치된, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 ECU 하우징(11B) 및 이것에 수납된 도시하지 않는 전자 제어 조립체로 구성되어 있다.
모터 하우징(11A)과 ECU 하우징(11B)은 그 대향 단부면에서 고정 볼트에 의해서 일체적으로 고정되어 있다. ECU 하우징(11B)의 내부에 수납된 전자 제어 조립체는, 필요한 전원을 생성하는 전원 회로부나, 전동 모터부(8)의 전동 모터를 구동 제어하는 MOSFET 또는 IGBT 등으로 이루어지는 파워 스위칭 소자를 갖는 전력 변환 회로나, 이 파워 스위칭 소자를 제어하는 제어 회로부로 이루어지고, 파워 스위칭 소자의 출력 단자와 전동 모터의 입력 단자는 버스바를 통해 전기적으로 접속되어 있다.
ECU 하우징(11B)의 단부면에는 커넥터 단자 조립체를 겸용하는 합성수지제의 덮개(12)가 고정 볼트에 의해서 고정되어 있다. 덮개(12)에는, 전력 공급용의 커넥터 단자 형성부(12A), 검출 센서용의 커넥터 단자 형성부(12B), 제어 상태를 외부 기기로 송출하는 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)가 갖춰져 있다. 그리고, ECU 하우징(11B)에 수납된 전자 제어 조립체는, 합성수지로 만들어진 덮개(12)의 전력 공급용의 커넥터 단자 형성부(12A)를 통해 전원으로부터 전력을 공급받고, 또한 검출 센서류로부터 운전 상태 등의 검출 신호가 검출 센서용의 커넥터 형성 단자부(12B)를 통해 제공되고, 현재의 전동 파워 스티어링 장치의 제어 상태 신호가 제어 상태 송출용의 커넥터 단자 형성부(12C)를 통해 송출되고 있다.
여기서, 덮개(12)는 ECU 하우징(11B)의 개구부 전체를 덮는 형상으로 되어 있지만, 각 커넥터 단자를 소형으로 형성하고, ECU 하우징(11B)에 형성된 삽입 구멍을 삽입 관통하여 전자 제어 장치 조립체와 접속하는 구성으로 하여도 좋은 것이다.
전동 파워 스티어링 장치(6)에 있어서는, 스티어링 휠이 조작됨으로써 스티어링 샤프트(2)가 어느 한 방향으로 회동 조작되면, 이 스티어링 샤프트(2)의 회동 방향과 회동 토크를 토크 센서(7)가 검출하고, 이 검출치에 기초하여 제어 회로부가 전동 모터의 구동 조작량을 연산한다. 이렇게 연산된 구동 조작량에 기초하여 전력 변환 회로부의 파워 스위칭 소자에 의해 전동 모터가 구동되고, 전동 모터의 출력축은 스티어링 샤프트(1)를 조작 방향과 같은 방향으로 구동하도록 회동된다. 출력축의 회동은, 도시하지 않는 피니언으로부터 기어(10)를 통해 도시하지 않는 랙에 전달되어 자동차가 조타되는 것이다. 이러한 구성, 작용은 이미 잘 알려져 있기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다.
이러한 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 상술한 대로 자동차의 엔진룸 내부는 배기가스 대책 기기나 안전 대책 기기 등의 보조 기계류가 많이 설치되는 경향이 있어, 전동 파워 스티어링 장치를 포함하여 각종 보조 기계류를 가능한 한 소형화할 것이 요구되고 있다.
그리고, 이러한 구성의 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 전원 회로부, 전력 변환 회로부 및 제어 회로부가 2장의 기판에 실장되어, ECU 하우징의 축과 직교하도록 반경 방향으로 설치되어 있다. 이 때문에, 전동 모터를 제어하기 위해 필요한 전기 부품의 부품 개수는 대략 정해져 있으므로, 2장의 기판에 이들 부품 개수의 전기 부품을 실장하면, 전자 제어부를 수납하고 있는 ECU 하우징이 자연히 반경 방향으로 커진다.
더구나, 전동 파워 스티어링 장치에 있어서는, 자동차의 조타를 행하기 위해서 안전성이 특히 요구되고 있어, 이중계와 같은 용장계를 갖춘 전자 제어부로 할 필요가 있다. 이 때문에, 용장계를 높이는 구성으로서 동일한 전자 제어부가 2 계통만큼 필요하게 되어, 전자 부품의 수가 2배가 되기 때문에, 이러한 점 때문에도 ECU 하우징이 더욱 커진다.
그리고, 전동 파워 스티어링 장치는 그 구조상 길이 방향으로는 축 길이의 제한이 비교적 적고, 반경 방향의 대형화가 제한되는 경향이 있다. 따라서, 전동 구동 장치를 반경 방향으로 소형화할 것이 요청되고 있는 것이 현재 상황이다. 또한 이에 더하여, 전원 회로부나 전력 변환 회로부를 구성하는 전기 부품은 발열량이 커서, 소형화하는 경우 이 열을 효율적으로 외부로 방열해 줄 필요가 있다.
이러한 배경에서, 본 실시형태에서는 다음과 같은 구성의 전동 파워 스티어링 장치를 제안하는 것이다.
즉, 본 실시형태에서는, 전동 모터부에 인접하여 전동 모터의 회전축 부근에서 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체를 설치하고, 이 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 용장계의 한쪽의 전자 제어부의 기판을 열이동 가능하게 방열 기체에 고정하고, 이 한쪽의 전자 제어부의 기판과 마주보게 하여, 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 용장계의 다른 쪽의 전자 제어부의 기판을 열이동 가능하게 방열 기체에 고정하여, 각각의 전자 제어부의 기판으로부터의 열이 방열 기체를 통해 전동 모터부의 하우징에 방열되는 구성으로 한 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 구성에 관해서 도 3 내지 도 9를 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 도 3은 본 실시형태가 되는 전동 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성 부품을 분해하여 비스듬한 방향에서 본 도면이며, 도 4 내지 도 9는 각 구성 부품의 조립 순서에 따라서 각 구성 부품을 조립해 가는 상태를 도시한 도면이다. 따라서, 이하의 설명에서는 각 도면을 적절하게 인용하면서 설명하는 것으로 한다.
도 3에 전동 파워 스티어링 장치(6)의 분해 사시도를 도시하고 있다. 모터 하우징(20)은, 내부에 원환형의 철제의 사이드 요크(도시하지 않음)가 끼워 맞춰져 있고, 이 사이드 요크 내에 전동 모터(도시하지 않음)가 수납되어 있는 것이다. 전동 모터의 출력부(21)는 기어를 통해 랙에 조타 보조력을 부여하고 있다. 또한, 전동 모터의 구체적인 구조는 잘 알려져 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
모터 하우징(20)은 알루미늄 합금으로 만들어져 있으며, 전동 모터에서 발생한 열이나 후술하는 전자 제어 기판에 실장된 전자 부품에서 발생한 열을 외부 대기로 방출하는 히트 싱크로서 기능하고 있다. 전동 모터와 모터 하우징(20)으로 전동 모터부(EM)를 구성하고 있다.
전동 모터부(EM)의 출력부(21)의 반대쪽의 모터 하우징(20)의 단부면에는 전자 제어부(EC)가 부착되어 있다. 전자 제어부(EC)는, 회전 위치 검출 회로 기판(22), 방열 기체(23), 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25), 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27), 전원 커넥터(28)로 구성되어 있다.
여기서, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25), 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)은 용장계를 구성하는 것이며, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)에 의해서 주(主)전자 제어 수단을 구성하고, 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 의해서 부(副)전자 제어 수단을 구성하고 있다.
그리고, 통상적으로 주전자 제어 수단에 의해서 전동 모터가 제어, 구동되고 있지만, 주전자 제어 수단의 제1 전력 변환 회로 기판(24)이나 제1 제어 회로 기판(25)에 이상이나 고장이 생기면, 부전자 제어 수단으로 전환되어, 부전자 제어 수단의 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 의해서 전동 모터가 제어, 구동되게 되는 것이다.
따라서, 후술하고 있지만, 방열 기체(23)에는 통상 주전자 제어 수단으로부터의 열이 전해지고, 주전자 제어 수단에 이상이나 고장이 생기면 주전자 제어 수단이 정지되고 부전자 제어 수단이 작동하여, 방열 기체(23)에는 부전자 제어 수단으로부터의 열이 전해지는 것이다.
단, 본 실시형태에서는 채용하지 않았으나, 주전자 제어 수단과 부전자 제어 수단을 합하여 정규의 전자 제어 수단으로서 기능하게 하여, 한쪽의 전자 제어 수단에 이상, 고장이 생기면, 다른 쪽의 전자 제어 수단으로 절반의 능력으로 전동 모터를 제어, 구동하는 것도 가능하다. 이 경우, 전동 모터의 능력은 절반이 되지만, 소위 「림프 홈(limp home) 기능」은 확보되도록 되어 있다. 따라서, 통상의 경우 주전자 제어 수단과 부전자 제어 수단의 열이 방열 기체(23)에 전해지는 것이다.
전자 제어부(EC)는, 종래의 도 2에 도시한 것과 같은 ECU 하우징에 수납되어 있지 않으며, 이 때문에, 전자 제어부(EC)의 열은 ECU 하우징으로부터 방열되는 것이 아니다. 본 실시형태에서, 전자 제어부(EC)는 모터 하우징(20)에 고정, 지지되는 구성으로 되어 있고, 전자 제어부(EC)의 열은 모터 하우징(20)으로부터 주로 방열되는 것이다. 그리고, 전자 제어부(EC)와 전동 모터부(EM)의 조립이 종료되면, 커버(29)로 전자 제어부(EC)를 덮고, 모터 하우징(20)의 단부면과 커버(20)를 맞대어 양자를 결합하고 있다.
커버(29)는 합성수지나 금속으로 만들 수 있으며, 접착, 용착, 볼트 등의 고정 방법, 고정 수단으로 모터 하우징(20)과 일체화되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서, 전동 파워 스티어링 장치로서 보면, 밀봉하는 부분은 모터 하우징(20)과 커버(29)의 결합부뿐이기 때문에, 시일(seal) 부분의 부가적인 구조나 밀봉에 필요한 부품을 적게 할 수 있는 것이다.
또한, 커버(29)는 전자 제어부(EC)를 지지할 필요가 없기 때문에 두께를 얇게 할 수 있어, 전자 제어부(EC)의 반경 방향의 길이의 축소와 경량화에 기여하고 있다. 또한, 커버(29)를 금속(알루미늄 합금이나 철 등)으로 형성하면 방열 기능을 갖추게 되기 때문에, 모터 하우징(20)으로부터의 열이 커버(29)에 전해져, 방열 작용을 더욱 높일 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에서, 회전 위치 검출 회로 기판(22)은 모터 하우징(20)의 단부면에 고정되고, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25), 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)은 서로 마주보면서 방열 기체(23)에 고정되고, 또한, 방열 기체(23)는 모터 하우징(20)의 단부면으로 회전 위치 검출 회로 기판(22)을 덮도록 하여 고정되어 있다. 또한, 커버(29)가 모터 하우징(20)의 단부면에 액밀하게 결합되는 구성으로 되어 있다. 이 구성이 본 실시형태의 큰 특징의 하나이다.
즉, 본 실시형태에서는, 도 2에 도시하는 종래의 전동 파워 스티어링 장치와 같은, 모터 하우징의 축 방향의 출력축과는 반대쪽에 배치된, 알루미늄 합금 등으로 만들어진 ECU 하우징을 필요로 하지 않는 것이다.
이 때문에, 종래와 같이 ECU 하우징, ECU 하우징 내의 액밀성을 확보하는 시일, 모터 하우징과 ECU 하우징을 고정하는 볼트 등을 필요로 하지 않고, 전동 파워 스티어링 장치 자체의 체격을 소형으로 하는 것이 가능하게 되고, 나아가서는 부품 개수도 적게 할 수 있기 때문에, 조립 공정수도 아울러 줄일 수 있다. 이에 따라, 최종적인 제품 단가를 억제할 수 있어, 제품 경쟁력을 높일 수 있게 된다.
도 3으로 되돌아가면, 모터 하우징(20)의 중앙부에는 전동 모터의 로터부(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 이 로터부의 주위에 고정자 권선이 휘감겨 있다. 고정 권선은 성형(star) 결선되어 있고, 각 상의 권선의 입력 단자(30)와 각 상의 중성 단자(31)가 모터 하우징(20)에 형성한 개구(32)로부터 돌출되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 이중계로 구성되어 있기 때문에, 또 한쪽의 계를 위해서 각 상의 권선의 입력 단자(30)와 각 상의 중성 단자(31)가 모터 하우징(20)에 형성한 개구(32)로부터 돌출되어 있다. 이들 용장계의 입력 단자(30)와 중성 단자(31)는 상호 180°의 간격을 두고서 개구(32)로부터 돌출되어 있다.
이 각 상의 권선의 입력 단자(30)는, 주전자 제어 수단을 구성하는 제1 전력 변환 회로 기판(24)의 각 상의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 각 상의 중성 단자(31)는 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴에 의해서 접속되어 중성점을 형성하고 있다. 마찬가지로 또 한쪽의 계의 각 상의 권선의 입력 단자(30)는, 부전자 제어 수단을 구성하는 제2 전력 변환 회로 기판(26)의 각 상의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 또 한쪽의 계의 각 상의 중성 단자(31)도 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴에 의해서 접속되어 중성점을 형성하고 있다. 기본적으로는 용장계이기 때문에 거의 동일한 구성으로 되어 있다.
이 구성도 본 실시형태의 큰 특징의 하나이다. 이와 같이, 주전자 제어 수단 및 부전자 제어 수단의 각 상의 중성 단자(31)를, 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴에 의해서 접속시키고 있기 때문에, 각 상의 중성 단자(31)를 둘러칠 필요가 없어 구성이 매우 간단하게 된다. 이에 더하여, 각 상의 입력 단자(30)를 각각의 전력 변환 회로 기판(24, 26)까지 둘러칠 필요가 없기 때문에, 이렇게 둘러치기 위한 공간도 필요가 없어져 전자 제어부(EC)의 소직경화를 더욱 도모할 수 있게 된다. 이에 관해서는 도 8을 이용하여 설명한다.
또한, 모터 하우징(20)의 2개의 개구(32) 사이에는, 도시하지는 않지만, 로터부를 구성하는 회전축을 지지하는 베어링이 마련되어 있고, 이 베어링 부분을 외부에서 덮도록 밀폐판(33)이 모터 하우징(20)의 단부면 측에 마련되어 있다. 이 밀폐판(33)은 로터부와 외부를 차폐하는 것으로, 커버(29)가 부착된 후에, 커버(29) 내에 충전되는 충전제가 로터부에 침입하지 않도록 하기 위해서 마련되어 있다. 또한, 개구(32)를 지나 충전제가 권선 측으로 흐르지만, 권선 측은 회전하지 않기 때문에 아무런 영향은 없는 것이다.
도 3, 도 4에 있는 것과 같이, 모터 하우징(20)의 단부면에는 회전 위치 검출 회로 기판(22)이 볼트(34)에 의해서 고정되어 있고, 이 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 각 상의 중성 단자(31)가 접속되어 중성점을 형성하고 있다. 또한, 개구(32)와 회전 위치 검출 회로 기판(22) 사이에서 각 상의 권선의 입력 단자(30)가 축 방향을 따라서 연장되어 있다. 이 입력 단자(30)는 후술하는 것과 같이, 전력 변환 회로 기판(24, 26)의 각 상의 출력 단자에 접속되는 것이다.
회전 위치 검출 회로 기판(22)의 밀폐판(33) 측의 면에는, 도시하지 않는 GMR(거대 자기 저항 효과) 소자가 마련되어 있어, 출력부(21)와는 반대쪽의 회전축에 고정시킨 위치 검출용 영구자석과 협동하여 로터부의 자극 위치 정보를 얻도록 하고 있다. 또한, 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 GMR 소자가 설치된 면의 반대쪽의 면에는 자기 실드판(35)이 마련되어 있다.
이 자기 실드판(35)은, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25), 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 탑재되어 있는 전자 부품의 작동에 기인하는 자기(磁氣)가 GMR 소자에 영향을 주는 것을 억제하는 기능을 갖추고 있다.
모터 하우징(20)의 단부면에는, 출력부(21)와는 반대쪽으로 향해서 축 방향으로 꽂아 세우는 지지축(36)이 모터 하우징(20)과 일체적으로 형성되어 있다. 따라서, 지지축(36)은 알루미늄 합금으로 만들어져 있으며, 열전도성이 높은 것이다. 이 지지축(36)은, 회전 위치 검출 회로 기판(22)을 사이에 두고서 약 180° 간격으로 대향하도록 마련되어 있다. 이 지지축(36)은, 후술하는 것과 같이 방열 기체(23)를 고정, 지지함과 더불어, 방열 기체(23)로부터의 열을 모터 하우징(20)에 전하는 기능을 갖추고 있다.
이 지지축(36)은 방열 기체(23)에 대하여 정면 그리고 이 정면의 양측에 형성되는 측면의 3면으로 방열 기체(23)와 열적으로 접촉하는 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 열전도 면적을 보다 크게 하기 위해서, 측면은 축 방향 선단으로 향하여 경사면으로 형성되어 있다. 이에 따라, 측면의 길이가 길어져 열전도 면적을 많이 확보할 수 있다. 또한, 지지축(36)의 정면과 배면에는 고정 볼트가 삽입 관통하는 삽통 구멍(37)이 형성되어 있다.
도 3, 도 5, 도 6에 있어서, 방열 기체(23)는 열전도성이 좋은 알루미늄 합금으로 만들어져 있고, 거의 직방체 형상으로 형성되어 있다. 이 방열 기체(23)는, 기본적으로는 모터 하우징(20) 단부면의 거의 중앙 부근, 바꿔 말하면, 로터부의 회전축의 연장선상의 영역을 지나도록 배치되고, 출력부(21)와는 반대쪽으로 향해서 축 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 이 방열 기체(23)를 중심으로 하여, 후술하는 용장계의 전자 제어 기판이 축 방향으로 배치되는 것이다. 이 구성도 본 실시형태의 큰 특징의 하나로 되어 있다.
그리고, 방열 기체(23)의 양 측면(23S)의 하측에는 지지축(36)이 부착되는 지지축 부착부(38)가 형성되어 있고, 상측에는 커넥터 부착부(39)가 형성되어 있다. 지지축 부착부(38)는, 지지축(36)의 정면에 대향하는 면과 측면에 대향하는 면을 갖춘 오목부 형상으로 형성되어 있고, 이 오목부 형상 부분에 지지축(36)이 수납, 배치되는 것이다. 또한, 지지축(36)의 정면과 대향하는 면에는 고정 볼트가 비틀어 들어가는 볼트 구멍(40)이 형성되어 있다.
지지축(36)의 측면에 대향하는 지지축 부착부(38)의 면은, 지지축(36)의 측면에 맞춰 상측으로 향해서 좁아지는 경사면으로 형성되어 있다. 이에 따라, 방열 기체(23)로부터 지지축(36)으로 향하는 열의 열전도 면적을 크게 확보함과 더불어, 방열 기체(23)를 지지축(36)에 끼워 넣을 때 안내를 행할 수 있다.
더구나, 지지축(36)의 측면과, 이것에 대향하는 지지축 부착부(38)의 면이 경사면으로 되어 있기 때문에, 양자의 각각의 면의 밀착이 좋아져, 지지축(36)과 방열 기체(23) 사이의 진동을 억제할 수 있다. 이에 따라, 방열 기체(23)가 쓸데없이 진동하는 것을 억제할 수 있게 된다.
또한, 방열 기체(23)의 상측에 형성한 커넥터 부착부(39)도, 전원 커넥터가 계합하는 형상으로 형성되어 있다. 이것에 관해서는 도 8에서 설명한다.
도 6은 도 5에 도시한 상태의 방열 기체(23)의 측면(23S)의 반대쪽의 측면에서 본 방열 기체(23)의 부착 상태를 도시하고 있다.
도 6에 있는 것과 같이, 방열 기체(23)의 지지축 부착부(38)를, 모터 하우징(20)에 형성한 지지축(36)을 따라서 하측으로 이동시켜 나가 소정의 위치에 도달하면 고정 볼트(41)를 이용하여 지지축(36)과 방열 기체(23)를 강고히 고정하고 있다. 이 상태에서, 방열 기체(23)는 모터 하우징(20)의 단부면의 중앙 부근을 지나는 위치에서 고정되게 된다. 또한, 본 실시형태에서는 모터 하우징(20)의 단부면에 대한 방열 기체(23)의 부착면의 길이를, 후술하는 제어 회로 기판(25, 27)의 크기에 맞추고 있기 때문에, 방열 기체(23)는 모터 하우징(20)의 단부면의 중앙 부근을 가로지르는 형태로 부착되어 있다.
그리고 이에 따라, 후술하는 전자 제어 기판으로부터의 열을 방열 기체(23)에 전하고, 또한 방열 기체(23)의 열을 지지축(36)에 전할 수 있다. 따라서, 종래와 같은 ECU 하우징을 이용하지 않고서 전자 제어 기판으로부터의 열을 모터 하우징(20)으로부터 방열할 수 있기 때문에, 전동 파워 스티어링 장치 자체의 체격을 소형으로 할 수 있게 되고, 나아가서는 부품 개수도 적게 할 수 있기 때문에, 조립 공정수도 아울러 줄일 수 있다. 또한, 지지축(36)과 방열 기체(23)의 접촉 부분에는, 열적인 접촉을 높이기 위해서 (계면 열저항을 작게 하는) 열전도성이 좋은 접착제, 방열 시트, 방열 그리스 등의 방열 기능재를 개재시킬 수도 있다.
도 5로 되돌아가면, 방열 기체(23)의 정면 측에 대응하는 기판 부착면(23F)에는, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)을 고정하는 고정면이 형성되어 있다. 도 1, 도 8에 도시한 것과 같이, 방열 기체(23)의 정면 측에는 제1 전력 변환 회로 기판(24)이 고정되고, 또한 그 위에서 제1 제어 회로 기판(25)이 고정되도록 되어 있다.
마찬가지로, 방열 기체(23)의 배면 측의 대응하는 기판 부착면(23F)에는, 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)을 고정하는 고정면이 형성되어 있다. 이것도 도 1에 도시한 것과 같이, 방열 기체(23)의 배면 측에는 제2 전력 변환 회로 기판(26)이 고정되고, 또한 그 위에서 제2 제어 회로 기판(27)이 고정되도록 되어 있다.
제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)은, 알루미늄 등의 열전도성이 좋은 금속으로 이루어지는 금속 기판 상에, 전력 변환 회로를 구성하는 복수 개의 MOSFET으로 이루어지는 파워 스위칭 소자 및 이것의 출력용 출력 커넥터가 마련되어 있다. 더욱이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)에는, 전원 회로를 구성하는 코일, MOSFET으로 이루어지는 스위칭 소자, 각종 커넥터 단자가 설치되어 있다. 이 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)에는 큰 전류를 스위칭하는 스위칭 소자가 많이 실장되어 있기 때문에 발열량이 많으며, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)이 주된 발열원으로 되어 있다. 물론, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)으로부터도 열이 발생하는데, 이것도 방열 기체(23)에 방열되는 구성으로 되어 있다. 이것에 관해서는 후술한다.
이 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)의 금속 기판은, 도 5, 도 6에 도시한 것과 같이, 방열 기체(23)의 정면 및 배면에 형성한 수납 오목부(42)에 고정 볼트에 의해서 고정되어 있다. 금속 기판과 수납 오목부(42) 사이에는 파워 스위칭 소자가 배치되어 있고, 파워 스위칭 소자와 수납 오목부(42)의 사이에는 열전도 성능을 높이기 위해서 열전도성이 좋은 접착제, 방열 시트, 방열 그리스 등의 방열 기능재가 개재되어 있다.
또한, 수납 오목부(42)와는 반대쪽에 파워 스위칭 소자를 배치하여, 금속 기판과 수납 오목부(42)를 접촉시키는 구성으로 하여도 좋은 것은 물론이다. 단 본 실시형태에서는, 보다 효율적으로 파워 스위칭 소자의 열을 방열 기체(23)에 전하기 위해서, 파워 스위칭 소자와 수납 오목부(42)를 접촉시키는 형태로 하고 있다.
이와 같이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을, 방열 기체(23)에 형성한 수납 오목부(42)에 수납하는 구성으로 함으로써, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)이 방열 기체(23) 내에 수납되는 형태가 되어, 전자 제어부(EC)가 직경 방향으로 대형화하는 것을 억제하도록 하고 있다.
더욱이, 도 8에 도시한 것과 같이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을 덮도록 하여, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)이 방열 기체(23)의 기판 부착면(23F)에 고정 볼트(47)에 의해서 고정되어 있다. 즉, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)은, 방열 기체(23)의 부착면(23F)에 형성한 수납 오목부(42)를 둘러싸는 부착 평면부(44)에 고정 볼트(47)에 의해서 고정되는 것이다.
제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)은, 합성수지 등으로 이루어지는 수지 기판 상에, 전력 변환 회로의 스위칭 소자 등을 제어하는 마이크로컴퓨터(48)나 그 주변 회로(49)가 실장되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)에, 전원 회로를 구성하는 전해 콘덴서(43)를 탑재하고 있다.
전해 콘덴서(43)는 체격적으로 형상이 크기 때문에, 상술한 수납 오목부(42)에 배치하기가 곤란하므로, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)에 실장하도록 하고 있다. 도 1에 있는 것과 같이 커버(29)와의 공간이 충분하기 때문에, 전해 콘덴서(43)를 배치하더라도 아무런 문제가 없는 것이다.
여기서, 수납 오목부(42)와 부착 평면부(44)를 연결하는 사이에는, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)을 고정한 경우에 통로가 되는 통로 공간(45)이 형성되어 있다. 이 통로 공간은 수납 오목부(42)를 공기로 냉각하기 위해서 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)으로부터의 열은 통로 공간(45)의 공기로 흐르고, 또한, 부착 평면부(44)를 지나 방열 기체(23)로 흐르게 되어 있다.
방열 기체(23)의 고정 측과는 반대쪽의 상단면에는, 도 5에 있는 것과 같이 커넥터 수납 오목부(46)가 형성되어 있다. 이 커넥터 수납 오목부(46)는 후술하는 전원 커넥터의 내측 단부가 수납되는 것으로, 위치 결정의 기능도 갖고 있다.
도 7은 지지 부재(36)와 방열 기체(23)의 부착 상태를 도시하는 단면이다. 모터 하우징(20)의 단부면에는 회전축(50)의 출력부(21)와는 반대쪽의 단부가 위치하고 있고, 이 단부에는 자석 유지 부재(51)가 고정되어 있으며, 이 자석 유지 부재(51)의 내부에 위치 검출 센서를 구성하는 위치 검출용 영구자석(52)이 수납되어 있다. 이 위치 검출용 영구자석(52)은 복수의 단위 자석이 환상으로 형성되도록 착자되어 있다.
위치 검출용 영구자석(52)과 위치 검출 회로 기판(22) 사이에는 밀폐판(33)이 배치되어 있고, 이 밀폐판(33)은 모터 하우징(20)의 단부면에 고정되어, 회전축(50)이 배치되어 있는 공간과 위치 검출 회로 기판(22) 측의 공간을 차폐하고 있다. 이에 따라, 회전축(50)이 배치되어 있는 공간과 위치 검출 회로 기판(22) 측의 공간을 액밀하게 혹은 기밀하게 차폐하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 회전축(50)으로 전해져 침입해 오는 수분이, 전자 제어 기판이 배치되어 있는 공간으로 이동하는 것을 차단할 수 있어, 전자 제어 기판에 실장되어 있는 전자 부품 등에 수분에 의한 악영향이 미치는 것을 억제할 수 있다. 물론, 전동 모터의 회전에 의해서 생기는 미세 먼지가 침입하는 것을 억제하는 것도 가능하다. 이에 따라 전자 부품의 고장을 피한다고 하는 효과를 발휘할 수도 있다.
또한, 위치 검출 회로 기판(22)에 수분의 침입을 검출하는 센서를 배치하여, 수분이 침입했음을 검출하는 것도 가능하다. 본 실시형태에서는, 모터 하우징(20)과 커버(29)를 맞대는 면에만 결합부가 형성되기 때문에, 이 부분에서의 물의 침입이 상정된다. 따라서, 위치 검출 회로 기판(22)이 모터 하우징(20)의 단부면 부근에 고정되기 때문에, 이 위치 검출 회로 기판(22)에 수분을 검출하는 센서를 배치하면 가장 빠르게 수분의 검출이 가능하게 된다.
또한, GMR 소자(53)는 위치 검출 회로 기판(22)의 위치 검출용 영구자석(52) 측의 면에 실장되어 있고, 위치 검출용 영구자석(52)과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 따라서, GMR 소자(53)는 모터 하우징(20)에 일체적으로 조립하게 된다. 즉, 위치 검출용 영구자석(52)이 고정된 회전축(50)은, 모터 하우징(20)의 단부면에 의해서 지지되어 있고, 또한, GMR 소자(53)를 실장한 위치 검출 회로 기판(22)도 모터 하우징(20)의 단부면에 고정되어 있다. 이 때문에, 모터 하우징(20)의 단부면으로 위치 검출용 영구자석(52)과 위치 검출 회로 기판(22)의 위치가 정해지기 때문에, GMR 소자(53)의 조립 정밀도가 향상되어, 정확한 검출 신호를 얻을 수 있게 된다.
또한, 도 7에 있어서, 방열 기체(23)의 지지축 부착부(38)가 지지축(36)에 삽입, 배치된 상태에서, 고정 볼트(41)는 직경 방향 외측에서 내측으로 향하여 지지축(36)을 지나 방열 기체(23)에 비틀어 들어가며, 이에 따라 지지축(36)과 방열 기체(23)가 강고히 고정되어 있다.
여기서, 이 고정 볼트(41)의 고정 방향도 본 실시형태의 큰 특징이다. 본 실시형태에서, 고정 볼트(41)는 직경 방향 외측에서 내측으로 향하여, 지지축(36)을 지나 방열 기체(23)에 비틀어 들어가 있다. 이에 따라, 전자 제어부(EC)의 소직경화를 도모할 수 있게 되어 있다. 이런 유형의 고정 방법은, 방열 기체(23)의 외주에 부착 플랜지를 형성하고, 이 부착 플랜지와 모터 하우징(20)의 외주를 고정 볼트로 고정하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있다. 그러나, 이와 같이 외주 측에서 고정하면, 그만큼 쓸데없이 직경 방향으로 대형화되는 경향이 있다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는 방열 기체(23)와 커버(29)에 의해서 형성되는 공간을 이용하여, 이 공간에 고정 볼트(41)가 위치하도록 한 것이다. 따라서, 고정 볼트(41)는, 직경 방향에서 외측에서 내측으로 향하여 지지축(36)을 지나 방열 기체(23)에 비틀어 들어가기 때문에, 외주 측에서 고정되지 않는 것으로 된다. 이에 따라, 전자 제어부(EC)의 소직경화를 도모할 수 있게 되어 있다.
또한, 2개의 지지축(36)은 모터 하우징(20)에서 외팔보로 되어 있기 때문에, 방열 기체(23)와 지지축(36)을 고정 볼트(41)로 고정했을 때에, 지지축(36)은 약간의 휘어짐을 나타내면서 고정되게 된다. 이에 따라 고정 볼트(41)의 나사산에 항상 축 방향의 하중이 작용하기 때문에, 고정 볼트(41)의 풀림을 억제할 수 있다.
모터 하우징(20)에 방열 기체(23)가 고정되면, 이어서 용장계의 전자 제어 기판이 부착된다.
도 8에 있어서, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)의 금속 기판은, 방열 기체(23)의 정면 및 배면에 형성한 수납 오목부(42)에, 고정 볼트에 의해서 고정되어 있다. 또한, 이 도 8에서는, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)이 조립되어 있기 때문에 표시되어 있지 않다. 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)이, 방열 기체(23)에 형성한 수납 오목부(42)에 수납되는 구성으로 함으로써, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)이 방열 기체(23) 내에 수납되는 형태가 되어, 전자 제어부(EC)가 직경 방향으로 대형화되는 것을 억제할 수 있는 것이다.
더욱이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을 덮도록 하여, 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)이 방열 기체(23)의 기판 부착면(23F)에 고정 볼트(47)에 의해서 고정되어 있다. 제1 제어 회로 기판(25), 제2 제어 회로 기판(27)에는, 전원 회로에 사용되는 전해 콘덴서(43), 전력 변환 회로의 스위칭 소자 등을 제어하는 마이크로컴퓨터(48), 그 주변 회로(49)가 실장되어 있다.
방열 기체(23)의 상단면에는 전원 커넥터(28)가 부착되고, 도 5에 도시하는 커넥터 부착부(39)에 대해 고정 볼트(56)로 고정되어 있다. 전원 커넥터는 도시하지 않는 케이블에 의해서 차량 탑재 배터리에 접속되어 있다. 따라서, 전원 커넥터(28)로부터 공급된 전력은, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25), 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 주어지고, 또한 전동 모터에 주어져 전동 모터가 구동되는 것이다. 또한, 이후에 전자 제어부(EC)를 밀폐하도록 모터 하우징(20)의 단부면에 커버(29)가 고정된다.
이와 같이, 방열 기체(23)의 정면에 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)을 설치하고, 방열 기체(23)의 배면에 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)을 설치함으로써, 통상, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)이 작동하고 있는 상태에서 발생한 열의 일부는, 방열 기체(23)를 통해 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 모여지기 때문에, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)의 열을 신속히 효율적으로 밀어낼 수 있다. 물론, 이 밖에 많은 열은 방열 기체(23)를 통해 모터 하우징(20)으로부터 방열되는 것은 물론이다.
또한, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)의 각 상의 출력 단자(54)가 위치 검출 회로 기판(22)의 상면에서 직경 방향 외측으로 돌출되어 있고, 이 각 상의 출력 단자(54)가 각 상의 권선의 입력 단자(30)에 접속되어 있다. 이와 같이, 개구(32)로부터 돌출된 권선의 입력 단자(30)는 둘러치지 않고서 직접적으로 각 상의 출력 단자(54)와 개구(32) 부근에서 접속되기 때문에, 필요 이상의 둘러치기를 위한 공간을 필요로 하지 않는 것이다. 이에 따라, 전자 제어부(EC)의 소직경화를 도모할 수 있는 것이다.
또한, 각 상의 중성 단자(31)는 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴에 의해서 접속되어 중성점을 형성하고 있다. 마찬가지로, 또 한쪽의 계(系)의 각 상의 중성 단자(31)도 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴(55)에 의해서 접속되어 중성점을 형성하고 있다. 주전자 제어 수단 및 부전자 제어 수단의 각 상의 중성 단자(31)를, 회전 위치 검출 회로 기판(22)의 기판 상에서 배선 패턴(55)에 의해서 접속하고 있기 때문에, 각 상의 중성 단자(31)를 둘러치는 일없이 구성이 매우 간단하게 된다. 이에 더하여, 각 상의 입력 단자(30)를 각각의 전력 변환 회로 기판(24, 26)까지 둘러칠 필요가 없기 때문에, 이 둘러치기를 위한 공간도 필요 없으므로, 전자 제어부(EC)의 소직경화를 더욱 도모할 수 있는 것으로 된다.
그리고, 이와 같이 하여 조립된 전자 제어부(EC)에서, 특히 제1 전력 변환 회로 기판(24)[혹은 제2 전력 변환 회로 기판(26)]에서 발생한 열의 일부는, 방열 기체(23)를 통해 제2 전력 변환 회로 기판(26)[혹은 제1 전력 변환 회로 기판(24)]에 모아지고, 또한, 방열 기체(23)에 전달된 열의 대부분은 지지축(36)을 지나 모터 하우징(20)으로 이동하여 방열된다.
이상에서 설명한 구성에서, 방열 기체(23)의 정면 측에 대응하는 기판 부착면(23F)에는, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)을 고정하는 고정면이 형성되고, 방열 기체(23)의 배면 측에 대응하는 기판 부착면(23F)에는, 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)을 고정하는 고정면이 형성되어 있다. 그리고, 방열 기체(23)의 정면 측에 대응하는 기판 부착면(23F)과 방열 기체(23)의 배면 측에 대응하는 기판 부착면(23F)은 상호 거의 평행한 상태로 형성되어 있다. 따라서, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)도 거의 평행하게 배치되어 있다.
그러나, 전자 제어 수단의 전자 부품에서 발생한 열을 효율적으로 밀어내기 위해서는, 전자 부품으로부터 발생한 열을 신속히 모아두는 기판의 열용량이 큰 것이 유리하다. 더욱이, 한쪽의 전자 제어 수단(예컨대, 주전자 제어 수단)에서 발생한 열을 효율적으로 밀어내기 위해서는, 다른 쪽의 전자 제어 수단(예컨대, 부전자 제어 수단)의 열 저장 용량이 큰 것이 유리하다. 같은 이유에서, 전자 제어 수단에서 발생한 열을 효율적으로 밀어내기 위해서는, 방열 기체(23)와의 접촉 면적이 큰 것이 유리하다. 이러한 이유로, 본 실시형태로서 다음과 같은 구성을 채용하고 있으며, 이 구성도 본 실시형태의 큰 특징이다.
본 실시형태에서는, 우선 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)을, 방열 기체(23)에 경사지게 부착하여, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)의 기판 면적을 크게 함으로써 열 저장 용량을 크게 하고 있다. 더욱이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을, 방열 기체(23)에 경사지게 부착하여, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)의 접촉 면적을 크게 함으로써 열을 신속히 방열 기체(23)로 밀어내도록 하고 있다.
도 9에 있어서, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)은, 방열 기체(23)에 대하여 하측으로 향해서 서로 넓어지는 경사를 가지고서 부착되어 있다. 이와 같이 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)을 경사지게 하면, 도 3에 있는 것과 같이, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)을 대략 평행하게 배치시킨 경우에 비해서 기판 면적을 크게 할 수 있다. 따라서, 이 커진 만큼 여분으로 열을 모아둘 수 있기 때문에, 기판 상의 전자 부품에서 발생한 열을 신속하게 기판으로 밀어낼 수 있어, 전자 부품의 내열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 방열 기체(23)의 정면에 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)을 설치하고, 방열 기체(23)의 배면에 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)을 설치하고 있기 때문에, 통상, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)이 작동하고 있는 상태에서 발생한 열의 일부를, 방열 기체(23)를 통해 제2 전력 변환 회로 기판(26), 제2 제어 회로 기판(27)에 모아두게 되기 때문에, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제1 제어 회로 기판(25)의 열을 신속하게 효율적으로 밀어낼 수 있다.
또한, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)을 경사지게 함으로써, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)은 커버(29)의 내주면과의 거리가 짧아져, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)으로부터의 열이 커버(29)에 전해지기 쉽게 되어, 커버(29)로부터의 열의 방산량을 늘릴 수 있다.
이어서, 도 9에서는 도시하지 않았지만, 제1 제어 회로 기판(25)과 제2 제어 회로 기판(27)의 경사에 맞춰서 방열 기체(23)의 형상이 하측으로 향해서 넓어지는 경사를 갖게 하여, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을, 방열 기체(23)의 경사 부분에 경사지게 부착할 수도 있다. 이와 같이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을 경사지게 하면, 도 3에 있는 것과 같이, 제1 전력 변환 회로 기판(24), 제2 전력 변환 회로 기판(26)을 대략 평행하게 배치시킨 경우와 비교하여 방열 기체(23)와의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 따라서, 이 커진 만큼 열을 신속하게 방열 기체(23)로 밀어낼 수 있기 때문에, 전자 부품의 내열성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 전동 모터의 회전축 방향을 따라서 연장되는 방열 기체에, 역시 축 방향을 따라서 연장되는 전자 제어 수단의 기판을 열전도 가능하게 고정함으로써, 전동 구동 장치의 반경 방향의 크기를 축소하는 소형화가 가능하다. 또한, 각각의 기판으로부터의 열이 방열 기체를 통해 전동 모터부의 하우징에 방열되기 때문에, 소형화한 경우라도 기판으로부터의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다.
이상 말한 것과 같이, 본 발명은 전동 모터부에 인접하여 전동 모터의 회전축 부근에서 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체를 설치하고, 이 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 용장계의 한쪽의 전자 제어 수단의 기판을 열이동 가능하게 방열 기체에 고정하고, 이 한쪽의 전자 제어 수단의 기판으로 향하여 마주보게 하여, 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 용장계의 다른 쪽의 전자 제어 수단의 기판을 열이동 가능하게 방열 기체에 고정하여, 각각의 전자 제어 수단의 기판으로부터의 열을, 방열 기체를 통해 전동 모터부의 하우징에 방열하는 구성으로 했다.
이에 따르면, 전동 모터의 회전축 방향을 따라서 연장되는 방열 기체에, 역시 축 방향을 따라서 연장되는 전자 제어 수단의 기판을 열전도 이동 가능하게 고정함으로써, 전동 구동 장치의 반경 방향의 크기를 축소하는 소형화가 가능하다. 또한, 각각의 기판으로부터의 열이 방열 기체를 통해 전동 모터부의 하우징에 방열되기 때문에, 소형화한 경우라도 기판으로부터의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변형예를 포함한다. 예컨대, 전술한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 갖추는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 첨가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 관해서 다른 구성의 추가·삭제·치환을 행하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 기계계 제어 요소를 구동하는 전동 모터가 수납된 모터 하우징과,
    상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 단부면에 고정되며, 상기 출력부와는 반대쪽의 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체(放熱基體)와,
    상기 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되며, 상기 방열 기체에 열전도 가능하게 부착된 기판을 갖추는 용장계의 한쪽의 전자 제어 수단과,
    상기 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되며, 상기 방열 기체에 열전도 가능하게 부착된 기판을 갖추는 상기 용장계의 다른 쪽의 전자 제어 수단
    을 구비하고,
    상기 한쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판, 혹은 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판, 혹은 양쪽의 상기 기판으로부터의 열을, 상기 방열 기체를 통해 상기 모터 하우징으로부터 방열하는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열 기체는 상기 회전축이 배치되어 있는 영역 부근의 상기 모터 하우징의 상기 단부면에 고정되어 있고,
    상기 한쪽의 전자 제어 수단과 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단은, 상기 방열 기체를 사이에 두고서 대향하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방열 기체에는, 상기 한쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판의 부착면과, 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판의 부착면이 형성되어 있으며, 또한 양 부착면에는 수납 오목부와 이것을 둘러싸는 부착 평면부가 형성되어 있고, 상기 수납 오목부에는 양 전자 제어 수단을 구성하는 전력 변환 회로 기판이 부착되고, 상기 부착 평면부에는 상기 전력 변환 회로 기판을 덮도록 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 제어 회로 기판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 모터 하우징의 상기 단부면에는 상기 전동 모터의 로터의 회전 위치를 검출하는 위치 검출 회로 기판이 부착되어 있고,
    또한, 상기 모터 하우징의 상기 단부면에는, 상기 위치 검출 회로 기판을 사이에 두고서 상호 대향하는 위치에, 상기 방열 기체를 지지하는 지지축이 일체적으로 마련되고, 상기 지지축에 상기 방열 기체가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 상기 전력 변환 회로 기판에는, 전력 변환 회로와 전해 콘덴서를 제외한 전원 회로가 실장되어 있고, 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 상기 제어 회로 기판에는, 상기 전력 변환 회로를 제어하는 마이크로컴퓨터 및 그 주변 회로와, 상기 전원 회로의 상기 전해 콘덴서가 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 구동 장치.
  6. 스티어링 샤프트의 회동 방향과 회동 토크를 검출하는 토크 센서로부터의 출력에 기초하여 스티어링 샤프트에 조타 보조력을 부여하는 전동 모터와,
    상기 전동 모터가 수납된 모터 하우징과,
    상기 전동 모터의 회전축의 출력부와는 반대쪽의 상기 모터 하우징의 단부면에 고정되고, 상기 출력부와는 반대쪽의 회전축 방향으로 연장되는 방열 기체와,
    상기 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되며, 상기 방열 기체에 열이동 가능하게 부착된 기판을 갖추는 용장계의 한쪽의 전자 제어 수단과,
    상기 방열 기체가 연장되는 방향을 따라서 배치되며, 상기 방열 기체에 열이동 가능하게 부착된 기판을 갖추는 상기 용장계의 다른 쪽의 전자 제어 수단
    을 구비하고,
    상기 한쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판, 혹은 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판, 혹은 양쪽의 상기 기판으로부터의 열을, 상기 방열 기체를 통해 상기 모터 하우징으로부터 방열하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방열 기체는 상기 회전축이 배치되어 있는 영역 부근의 상기 모터 하우징의 상기 단부면에 고정되어 있고,
    상기 한쪽의 전자 제어 수단과 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단은, 상기 방열 기체를 사이에 두고서 대향하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방열 기체에는, 상기 한쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판의 부착면과 상기 다른 쪽의 전자 제어 수단의 상기 기판의 부착면이 형성되어 있으며, 또한 양 부착면에는 수납 오목부와 이것을 둘러싸는 부착 평면부가 형성되어 있고, 상기 수납 오목부에는 양 전자 제어 수단을 구성하는 전력 변환 회로 기판이 부착되고, 상기 부착 평면부에는 상기 전력 변환 회로 기판을 덮도록 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 제어 회로 기판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모터 하우징의 상기 단부면에는 상기 전동 모터의 로터의 회전 위치를 검출하는 위치 검출 회로 기판이 부착되어 있고,
    또한, 상기 모터 하우징의 상기 단부면에는, 상기 위치 검출 회로 기판을 사이에 두고서 상호 대향하는 위치에, 상기 방열 기체를 지지하는 지지축이 일체적으로 마련되어, 상기 지지축에 상기 방열 기체가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 상기 전력 변환 회로 기판에는, 전력 변환 회로와 전해 콘덴서를 제외한 전원 회로가 실장되어 있고, 상기 양 전자 제어 수단을 구성하는 상기 제어 회로 기판에는, 상기 전력 변환 회로를 제어하는 마이크로컴퓨터 및 그 주변 회로와, 상기 전원 회로의 상기 전해 콘덴서가 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
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