JP2006168705A - モータ制御装置、パワーステアリング装置および制動力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 出力軸を有する電動機と、前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、前記電動機の軸方向一端側であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、前記制御系基板に設けられ、前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有することとした。
【選択図】 図4
Description
(x−y平面およびy−z平面断面図)
実施例1につき図1ないし図6に基づき説明する。図1は本願モータ制御装置1を適用した電動パワーステアリング装置のx−y平面における部分断面図、図2はy−z平面における部分断面図、図3はx−z平面部分断面図、図4はx−z平面断面図、図5は分解斜視図である。なお、図1における電動パワーステアリング装置の軸方向と平行にy軸をとり、図1の図面に平行かつy軸と直交する方向をx軸と定義する。また、図1の法線方向をz軸と定義する。
第1ハウジング2aはギヤハウジング11、モータハウジング12、およびパワー系基板ハウジング13を有する。モータハウジング12とパワー系基板ハウジング13は一体に形成されている。モータハウジング12はギヤハウジング11に対しz軸負方向側に設けられ、パワー系基板ハウジング13はギヤハウジング11のz軸負方向側であってモータハウジング12のx軸正方向側に設けられている。
ギヤハウジング11は有底カップ形状であり、底面であるy軸正方向側には入力軸3を貫通させる貫通孔11aが設けられている。またy軸負方向側には開口部11bが設けられ、この開口部11bから順にピニオン軸4、ウォームホイール5、制御系基板300、トルクセンサTSが収装される。
図2ないし図5に示すように、モータハウジング12はモータ100を収容し、z軸負方向端部において開口してモータ挿入口12aが形成され、モータ100が挿入される。モータハウジング12のz軸正方向端部にはセンサ取付部12b(図5参照)が設けられ、z軸正方向側から回転位置センサ130が取り付けられる。
パワー系基板ハウジング13は放熱性を考慮したアルミダイキャスト部材であり、内部にパワー系基板400を収容する。図2に示すように、パワー系基板ハウジング13はパワー系基板400に設けられるパワー系素子420〜440を独立に、所定位置において収容するパワー系素子収容部13aを備えている。
第2ハウジング2bはy軸負方向からピニオン軸4を収容するとともに、第1ハウジング2aの開口部11bを閉塞する。
制御系基板300はパワー系基板400とウォームホイール5との間、すなわちモータ100とウォームホイール5との間であって、x−y平面に対し平行、すなわちウォームシャフト6に対し垂直に設けられている。この制御系基板300は、トルクセンサTSにより検出された操舵トルクに基づいてパワー系基板400に駆動指令を出力し、モータ100を駆動する。
パワー系基板400は第1ハウジング2a内において制御系基板300と隣接して配置され、ハーネス、コネクタ等により電気的に接続される。制御系基板300とパワー系基板400同士を隣接して設けることで、ハーネスやコネクタ等の電気的接続部材の短縮化を図っている。
パワー系基板400には少なくともリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440が設けられる。モータハウジング12のx軸正方向側は、モータ100の径方向外側(x軸正方向側)と制御系基板300のx軸正方向側部分によりデッドスペースとなるため、このデッドスペースに体積の大きいリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440を配置することで、装置の小型化を図っている。
図6は、インバータ410付近の詳細である。パワー系基板ハウジング13はz軸負方向側外周部にヒートシンク13b、z軸正方向側端部(パワー系基板400が挿入される開口部側)にインバータ搭載面13dを有する。
モータ100の駆動力はモータ100の回転軸上に設けられたウォームシャフト6を介してウォームホイール5に伝達される。ウォームシャフト6はピニオン軸4と一体回転するウォームホイール5と噛合っており、またピニオン軸4はy軸負方向側において図外のラックと接続する。これにより、モータ100の駆動力は操舵アシスト力としてラックを駆動する。
図4は、第1ハウジング2aのx−z平面断面図である。ロータ120は接続部材9によりウォームシャフト6と接続し、ウォームシャフト6およびロータ120はそれぞれ両端部において軸受15,17および16,18によって第1ハウジング2aに支持される。
従来、電動式パワーステアリング装置等におけるモータ制御装置にあっては、モータを駆動制御する制御系基板は基板用のハウジングに収容されているが、この基板用のハウジングは電動モータのハウジングやウォームギヤのハウジングとは別体に設けられているため、装置全体が大型化するという問題があった。
図7は、モータ制御装置1を適用した油圧パワーステアリング装置のシステム構成図である。油圧パワーステアリング装置は、モータ制御装置1、シリンダ40、ラック軸41、ピニオン42、転舵輪43、油圧パワーステアリングユニット200、ステアリングホイールSW、トルクセンサTS、制御バルブV、バッテリEを有する。油圧パワーステアリングユニット200にはリザーバタンク230、ポンプPが設けられている。なお、ラック軸41の軸方向をξ軸、鉛直方向をζ軸、図7の法線方向をη軸とする。
図8はモータ制御装置1とポンプP、リザーバタンク230を一体とした油圧パワーステアリングユニット200の斜視図、図9はη軸方向正面図、図10はξ軸方向正面図、図11はζ軸方向正面図、図12はξ−ζ平面部分断面図、図13はξ−ζ平面断面図である。
制御系基板300はパワー系基板400とポンプPとの間であって、モータ100のz軸正方向端部においてロータ120に対し垂直に設けられている。実施例1と同様、回転位置センサ130の出力端子131はz軸正方向に向かって設けられ、制御系基板300に対しほぼ垂直に接続される。また、基板両面に電動機側回路310、外側回路320が設けられている。
パワー系基板400は制御系基板300と隣接して配置され、モータハウジング12のx軸正方向側のデッドスペースに体積の大きいリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440を配置する。
ハウジングカバー50はモータハウジング12およびパワー系基板ハウジング13とポンプPとの間に設けられ、モータハウジング12およびパワー系基板ハウジング13の開口部であるz軸正方向側端部12c,13cを閉塞する。
実施例2では、一対の第1、第2ポート210,220(吐出口)を備えた可逆式のポンプPを備え、実施例1のモータ制御装置1によりポンプPを正/逆回転駆動することとした。実施例1の作用効果に示すようにモータ制御装置1はコンパクト化が図られているため、このモータ制御装置1を油圧パワーステアリング装置の動力源として使用することで、油圧パワーステアリング装置の構成を簡略化することができる。
[実施例2−1]
図14は、実施例2の構成を前提とし、一方向のポンプP'を用いてコントロールバルブ240によって作動油の吸入/吐出を切換える油圧パワーステアリング装置のシステム構成図である。この場合においても、実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
図15はモータ制御装置1を適用したブレーキ制御装置のシステム構成図である。実施例3におけるブレーキ制御装置はいわゆるブレーキバイワイヤシステムであり、前輪には液圧ブレーキ装置を備える一方、リヤ側は液圧を用いず電気的にブレーキ制御を行う方式を採用している。なお、4輪すべて液圧によるブレーキ制御を行ってもよく特に限定しない。
図16はモータ制御装置1とポンプP'、ブレーキ制御ユニット500を一体としたブレーキ制御ユニットのx−z平面部分断面図、図17は断面図である。モータ制御装置1は実施例1,2と同一構成であるため、異なる点についてのみ説明する。
実施例3では、車輪FL,FRの制動力を制御する油圧を供給するポンプP'と、ポンプP'から供給される液圧を制御する電磁弁510〜530を備えたブレーキ制御ユニット500を有し、このブレーキ制御ユニット500に実施例1,2と同一構成のモータ制御装置1を接続し、ポンプP'を駆動する。これにより、ブレーキ制御装置にあっても、本願モータ制御装置1を適用することにより実施例1,2と同様の作用効果を得ることができる。
[実施例3−1]
図18は、ブレーキ制御ユニットハウジング501のz軸正方向側にポンプカバー502を設けた例である。
図19は、制御系基板300を2枚1組の300a,300bとした例である。第1、第2制御系基板300a,300bはそれぞれ接続部材300cにより接続される。z軸正方向側の第1制御系基板300aはモータハウジング12、パワー系基板ハウジング13およびハウジングカバー50により収装され、z軸正方向側の第2制御系基板300bはブレーキ制御ユニットハウジング501とカバー503に収装される。第1〜第3電磁弁510〜530の接続端子511〜531は第2制御系基板300bに接続される。
図20は、制御系基板300を2枚1組とし、かつポンプカバー502を設けた例である。ポンプカバー502はカバー503内部に収装されてブレーキ制御ユニットハウジング501に設けられ、ポンプP'を液密に格納する。
図21は、ポンプカバーをモータ100のフロントプレート140と兼用した例である。
以上、実施例3−1〜3−4においても、実施例3と同様の作用効果が得られる。
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例1に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
前記パワー系基板は、前記電動機の径方向外側であって、前記制御系基板の外側部分と周方向に一致するように設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、このパワー系基板に設けられるパワー系素子のそれぞれを独立に、所定位置において収容するパワー系素子収容部を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、この基板ハウジング外部と前記制御系基板とを連通し、装置外部から電源を供給する電源用コネクタまたは車両状態信号を供給する信号用コネクタを貫通させる貫通部をさらに有することを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板と前記制御系基板とは隣接配置されることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサは前記制御系基板に隣接配置されることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサは、前記制御系基板と前記電動機との間に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記電動機を収容する電動機ハウジングと前記パワー系基板を収容する基板ハウジングとは、一体に形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記一体に形成された電動機ハウジングとパワー系ハウジングの前記制御系基板側端部は、前記制御系基板を収容するハウジングとの接合面が形成され、この接合面は同一平面上に形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、アルミ合金製であることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板に配置される制御系素子は、この制御系基板の両面に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板の前記電動機側部分と前記外側部分とは同一基板で形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板は、前記電動機の径方向外側であって、前記制御系基板の外側部分と周方向に一致するように設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、このパワー系基板に設けられるパワー系素子のそれぞれを独立に、所定位置において収容するパワー系素子収容部を備えることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、この基板ハウジング外部と前記制御系基板とを連通し、装置外部から電源を供給する電源用コネクタまたは車両状態信号を供給する信号用コネクタを貫通させる貫通部をさらに有することを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板と前記制御系基板とは隣接配置されることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板には、少なくともリレー、コンデンサおよびノイズ除去コイルが設けられていることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、ヒートシンク部をさらに備え、前記パワー系基板には、少なくともインバータが設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサは前記制御系基板に隣接配置されることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサは、前記制御系基板と前記電動機との間に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記電動機を収容する電動機ハウジングと前記パワー系基板を収容する基板ハウジングとは、一体に形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記一体に形成された電動機ハウジングと基板ハウジングの前記制御系基板側端部は、前記制御系基板を収容するハウジングとの接合面が形成され、この接合面は同一平面上に形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、アルミ系合金であることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板に配置される制御系素子は、この制御系基板の両面に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板の前記電動機側部分と前記外側部分とは同一基板であることを特徴とするモータ制御装置。
前記ウォームシャフトと、このウォームシャフトに設けられる前記電動機の出力軸は、軸方向両側のみで軸支されることを特徴とするモータ制御装置。
前記パワー系基板を収容する基板ハウジングは、前記半導体スイッチング素子が搭載されるヒートシンク部をさらに有することを特徴とするモータ制御装置。
前記ヒートシンク部の前記半導体スイッチング素子の搭載面は、前記パワー系基板が挿入される開口部側に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記半導体スイッチング素子の搭載面は、前記パワー系基板と略平行に設けられることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板は、前記回転位置センサが設けられる側の前記電動機の軸方向端部に設けられていることを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサの出力端子は、前記電動機の軸方向に向かって設けられ、この出力端子は、前記制御系基板に対しほぼ垂直に接続されることを特徴とするモータ制御装置。
前記電動機を収容する電動機ハウジングと前記パワー系基板を収容する基板ハウジングとは、一体に形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板の前記電動機側部分と前記外側部分とは、同一基板で形成されることを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板は、前記回転位置センサが設けられる側の前記電動機の軸方向端部に設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記パワー系基板は、前記電動機の径方向外側であって、前記制御系基板の外側部分と周方向に一致するように設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記制御系基板は、前記出力軸を貫通させる貫通孔を有することを特徴とするモータ制御装置。
前記カバー部材および前記可逆式ポンプは、この可逆式ポンプの軸心と前記電動機の軸心とを互いに一致させる嵌合部をさらに有することを特徴とするモータ制御装置。
前記カバー部材は、前記可逆式ポンプに対向するポンプ側部分と、このポンプ側部分の径方向外側に設けられる外側部分とから構成され、この外側部分の軸方向高さは、前記ポンプ側部分よりも大きいことを特徴とするモータ制御装置。
前記回転位置センサは、前記制御系基板と前記電動機との間に設けられ、前記制御系基板は、前記出力軸を貫通させる貫通孔を有し、前記貫通孔の直径は、前記回転位置センサの外径よりも小さいことを特徴とするモータ制御装置。
前記制御系基板は、前記出力軸を貫通させる貫通孔を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記制御系基板は、前記ポンプと前記電動機との間に設けられることを特徴とする制動力制御装置。
前記電動機、パワー系基板および制御系基板を収容するハウジングと前記ポンプとの間であって、このハウジング開口部を閉塞するカバー部材をさらに備えることを特徴とする制動力制御装置。
前記電磁弁は、前記接続端子が前記制御系基板に対向するように配置されていることを特徴とする制動力制御装置。
前記電磁弁は前記制御系基板に搭載されていることを特徴とする制動力制御装置。
2a,2b 第1、第2ハウジング
3 入力軸
4 ピニオン軸
5 ウォームホイール
6 ウォームシャフト
8 トーションバー
9 接続部材
11 ギヤハウジング
11a 貫通孔
11b 開口部
12 モータハウジング
12a モータ挿入口
12b センサ取付部
12c z軸正方向側端部
13 パワー系基板ハウジング
13a パワー系素子収容部
13b ヒートシンク
13c z軸正方向端部
15〜18 軸受
21 電源用コネクタ
22 信号用コネクタ
40 シリンダ
40a,40b 第1、第2シリンダ室
40c ピストン
41 ラック軸
42 ピニオン
43 転舵輪
44 車速センサ
50 ハウジングカバー
51 嵌合部
52 ポンプ側部分
53 外側部分
61 マスタシリンダ
62 ストロークセンサ
63 ストロークシミュレータ
64 ブレーキペダル
65 ホイルシリンダ
66 後輪ブレーキアクチュエータ
67 電動キャリパ
68 回生ブレーキ装置
71〜74 油路
100 モータ
110 ステータ
140 フロントプレート
120 ロータ
130 回転位置センサ
131 出力端子
200 油圧パワーステアリングユニット
201 嵌合部
210,220 第1、第2ポート
230 リザーバタンク
240 コントロールバルブ
300 制御系基板
300a,300b 第1、第2制御系基板
300c 接続部材
301 電動機側部分
302 外側部分
303 貫通孔
310 電動機側回路
320 外側回路
330 マイクロコンピュータ
331 メインECU
332 ブレーキECU
400 パワー系基板
401 搭載面
403,404 貫通部
410 インバータ
420 リレー
430 コンデンサ
440 ノイズ除去コイル
500 ブレーキ制御ユニット
501 ブレーキ制御ユニットハウジング
502 ポンプカバー
503 カバー
510〜530 電磁弁
511〜531 接続端子
E バッテリ
P ポンプ
S 接合面
SW ステアリングホイール
TS トルクセンサ
V 制御バルブ
FL,FR 車輪
Lp ポンプ軸心
Lm モータ軸心
Claims (7)
- 出力軸を有する電動機と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の軸方向一端側であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 入力軸と、
前記入力軸上に設けられるウォームホイールと、
前記ウォームホイールに噛合うウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトに設けられ、このウォームシャフトおよび前記ウォームホイールを介して前記入力軸にトルクを付与するとともに、出力軸と、この出力軸の回転位置を検出する回転位置センサと、を備える電動機と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の回転位置センサの設けられる側の軸方向端面であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記電動機の付与するトルクに基づき前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 入力軸と、
前記入力軸上に設けられるウォームホイールと、
前記ウォームホイールに噛合うウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトに設けられ、このウォームシャフトおよび前記ウォームホイールを介して前記入力軸にトルクを付与するとともに、出力軸と、この出力軸の回転位置を検出する回転位置センサと、を備える電動機と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の軸方向端部と前記ウォームホイールの間であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記トルクに基づき前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - ステアリングホイールに接続される入力軸と、
前記入力軸上に設けられるトルクセンサと、
前記入力軸上に設けられるウォームホイールと、
前記ウォームホイールに噛合うウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトに設けられ、このウォームシャフトおよび前記ウォームホイールを介して前記入力軸に操舵アシスト力を付与するとともに、出力軸と、この出力軸の回転位置を検出する回転位置センサと、を備える電動機と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の軸方向端面であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端面に設けられるとともに前記出力軸を貫通させる貫通孔を有する電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づき、前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 一対の吐出口を備えた可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプを正/逆回転駆動するとともに、出力軸と、この出力軸の回転位置を検出する回転位置センサと、を備える電動機と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の回転位置センサの設けられる側の軸方向端面であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づき、前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とするモータ制御装置。 - 操舵輪に連係された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
前記油圧パワーシリンダの両圧力室に対し油圧を供給するポンプと、
前記ポンプから前記油圧パワーシリンダへの供給油路を選択的に切換えるコントロールバルブと、
前記ポンプを駆動するとともに、出力軸を備える電動機と、
車速を検出する車速センサと、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の軸方向端面であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、から構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、前記車速センサによって検出される車速に基づき前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とするパワーステアリング装置。 - 車輪の制動力を制御する油圧を供給するポンプと、
出力軸を備え、前記ポンプを駆動する電動機と、
前記ポンプから供給される油圧を制御する電磁弁と、
前記電動機に電力を供給する半導体スイッチング素子を搭載するパワー系基板と、
前記電動機の軸方向端面であって、前記出力軸に対してほぼ垂直に設けられ、この電動機の端部に設けられる電動機側部分と、この電動機側部分から径方向外側に延設される外側部分と、とから構成される制御系基板と、
前記制御系基板に設けられ、ブレーキ踏力状態または車輪のスリップ状態に基づき前記半導体スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、を有すること
を特徴とする制動力制御装置。
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