JP2015180155A - 電動アクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】底壁１２ａがアクチュエータハウジング５と一体形成されてなるＥＣＵハウジング１１内に、マイコン２１やスイッチング素子２２など種々の電子部品が実装される回路基板２０を収容すると共に、該回路基板２０の裏面２０ｂにおけるスイッチング素子２２など発熱部品の実装領域をＥＣＵハウジング１１の内底面に突設した放熱用台座１５に接触配置することにより、スイッチング素子２２の発生した熱をＥＣＵハウジング１１に伝達可能に構成した。
【選択図】図３

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。

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。

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。

特開２０１３−６２３３４号公報

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。

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。

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。

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。

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た自動車のブレーキ装置全体を現した斜視図である。 図１に示すブレーキ装置の縦断面図である。 図１に示す電動アクチュエータの駆動制御装置の分解斜視図である。 図１に示す電動アクチュエータの駆動制御装置についてカバー部材を取り外した状態を現した正面図である。 図３に示す回路基板単体を表面側から見た斜視図である。 図３に示す回路基板単体を裏面側から見た斜視図である。 図５に示す回路基板の配線パターンを現した斜視図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (5)

1. 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する電子制御装置。
2. 前記回路基板は、内部に積層配置された複数の導体パターンにより前記電動アクチュエータを駆動制御する駆動制御回路が構成され、厚さ方向に貫通する複数の締結孔を挿通する金属製の締結部材を介して前記ＥＣＵハウジングに固定され、
   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。
3. 前記導体パターンには、前記締結孔の孔縁を囲繞するようなほぼ環状に形成され、前記ＥＣＵハウジングへの熱伝達に供する伝熱部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 車両のブレーキ装置の駆動制御に供する電動アクチュエータの駆動制御装置であって、
   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。
5. 前記ＥＣＵハウジングは、前記アクチュエータハウジングの側部に開口形成されたハウジング本体と、該ハウジング本体の開口部を閉塞するカバー部材と、から構成され、
   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。

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