Motor

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オイルを吸引・
圧送する油圧ポンプを実装して一体化される油圧ポンプを実装したモータおよび前記油圧ポンプに対して取付可能に構成されたモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用パワーステアリングシステムは、
車両の運転者がハンドルを廻したとき、圧力を高めたオイルをそのハンドルの回転量に応じた量だけ油圧ポンプからシリンダーに入れ、ピストンの動きによってハンドルの操作力を軽減するものである。 このような車両用パワーステアリングシステムでは、油圧ポンプの駆動源として、一般的にモータが用いられており、ハンドルの回転量および車速などに応じてモータを駆動制御することで油圧ポンプからのオイル量を調整している。

【０００３】このモータは図５に示すように油圧ポンプと一体的に同軸結合されており、油圧ポンプに対して回転駆動力を与えて油圧ポンプを駆動するように構成されている。 以下、従来の油圧ポンプを実装したモータについて図５〜図８を参照しつつ説明する。 なお、この明細書では、用語を統一すべく、油圧ポンプを実装したモータ全体については、「ポンプ一体型モータ」と称する一方、モータおよび油圧ポンプのそれぞれ単体については、「モータ部」および「油圧ポンプ部」と称する。

【０００４】図５は従来のポンプ一体型モータの全体構成を示す断面図であり、図６はモータとポンプとの間に介挿されたマニホールドを示す斜視図であり、図７は図６のマニホールドの水平断面を示す図であり、図８はマニホールドのＢ−Ｂ線断面図である。 このポンプ一体型モータは、図５に示すように、大きく分けて油圧ポンプ部１と、油圧ポンプ部１に対して回転駆動力を与えて油圧ポンプ部１を駆動するモータ部２と、油圧ポンプ部１
とモータ部２との間に介挿されたマニホールド３と、マニホールド３の上面側で油圧ポンプ部１を覆うように配置されてタンク吸入口４１を介して外部からのオイルを一時的に貯留するリザーバタンク４とで構成されている。

【０００５】モータ部２では、モータハウジング２１の内部空間が隔壁２２によって２つの空間ＳＰ1，ＳＰ2に仕切られており、両空間ＳＰ1，ＳＰ2に跨って回転軸２
３が配置され、その略中央部が隔壁２２に固着された軸受２４によって回転自在に支持されるとともに、空間Ｓ
Ｐ1側の端部が軸受２５によって回転自在に支持されている。 また、空間ＳＰ1内では、軸受２４，２５に挟まれた位置でロータ２６が回転軸２３に固着されている。
さらに、このロータ２６を取り囲むように、ステータ２
７が固定されるとともに、もう一方の空間ＳＰ2に配置されたモータ制御回路２８によりモータ部２の回転動作が制御されるように構成されている。

【０００６】このようにして回転駆動される回転軸２３
はカップリング５を介して油圧ポンプ部１のポンプ軸１
１と同軸（図５中の１点鎖線）上で結合されており、モータ部２の回転駆動力が油圧ポンプ部１に与えられる。
モータ部２から回転駆動力を受けた油圧ポンプ部１では、ポンプ軸１１が回転することで、リザーバタンク４
に貯留されているオイルを吸入管１２を介して吸入し、
図示を省略する吐出口からマニホールド３の吸入側ポート３１（図６〜図８）に圧送する。

【０００７】マニホールド３の吸入側ポート３１は、図６〜図８に示すように、マニホールド内部に設けられたオイル流路３２を介して吐出側ポート３３に導いている。 そして、この吐出側ポート３３から吐出された高圧オイルは図示を省略するオイル配管を介して車両用パワーステアリングシステムのシリンダーに供給される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のように構成されたポンプ一体型モータでは、モータ制御回路２８がモータ部２の回転動作を制御し、これによってシリンダーへのオイル供給量を制御している。 このモータ制御回路２８はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）モジュールやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）モジュールなどの発熱を伴いやすい半導体モジュール２８１を備えている。 この半導体モジュール２８１では、例えば金属基板やセラミック基板などの基板表面にＦＥＴ、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなどの半導体素子、さらにはシャント抵抗や端子などの電子部品が実装されるとともに、それらが樹脂等によりモールドされている。

【０００９】そして、この半導体モジュール２８１はモータの駆動制御に伴って発熱することから、半導体モジュール２８１の誤作動や熱破壊を防止すべく、次のように半導体モジュール２８１を冷却している。 すなわち、
従来では、図５に示すように、モータ制御回路２８の半導体モジュール２８１をモータハウジング２１の内面に密着固定してモータハウジング２１の表面部２１１から放熱を図るとともに、図５および図７に示すようにモータハウジング２１の放熱表面部２１１の近傍をオイルが流れるようにマニホールド３内でのオイル流路３２の配設位置を設定している。 このように、オイルを冷却用媒体として機能させることで放熱効果の向上を図っている。

【００１０】しかしながら、冷却用媒体たるオイルが流れるオイル流路３２と半導体モジュール２８１との間には、モータハウジング２１やマニホールド３が介在しており、これらの熱抵抗によって放熱効果の低下が避けられず、その冷却効率は必ずしも高いものとは言えず、より一層の冷却効率の向上が望まれている。

【００１１】なお、このような問題は、車両用パワーステアリングシステムに用いられるポンプ一体型モータに限った問題ではなく、油圧ポンプに対して回転駆動力を与えて油圧ポンプを駆動するモータ全般に生じる問題である。

【００１２】この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、油圧ポンプに対して回転駆動力を与えて油圧ポンプを駆動するモータの発熱部を効率良く冷却することができるモータを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるモータは、オイルを吸引・圧送する油圧ポンプと一体化され、
前記油圧ポンプに対して回転駆動力を与えて前記油圧ポンプを駆動する油圧ポンプを実装したモータであって、
上記目的を達成するため、モータハウジングと、モータの駆動制御に伴って発熱する発熱部とを備え、前記モータハウジングの一部にモータ内部とモータ外部とを連通する貫通孔を形成し、その貫通孔を塞ぐように前記発熱部を配置するとともに、前記発熱部の表面全体のうちモータ外部を臨む露出領域を経由してオイルが流れるようにオイル流路を設けている。

【００１４】このように構成されたポンプ一体型モータでは、冷却用媒体として機能するオイルが発熱部の露出領域に直接流れ、発熱部を効果的に冷却する。 ここで、
露出領域に与えるオイルとしては、油圧ポンプから圧送されるオイルを用いてもよいし、外部から油圧ポンプに吸引しようとしているオイルを用いてもよい。 ただし、
次のような観点に立てば、後者の方が望ましい。 なんとなれば、通常、外部から油圧ポンプに向けて供給されるオイルは配管などを流れてくる間に冷やされ、油圧ポンプから圧送されるオイルに比べて低温となっているため、この比較的低温のオイルが露出領域に直接流れると、露出領域での放熱効果が高められるからである。

【００１５】また、前記モータハウジングの一部に貫通孔が形成されていることから、この貫通孔を介してモータ内部にオイルが流入することが懸念されるが、この発明では、その貫通孔を塞ぐように前記発熱部が配置されてモータ内部へのオイル流入を防止している。 特に、外部から油圧ポンプに向けて供給されるオイルを冷却用媒体として機能させる場合には、油圧ポンプから圧送されてくるオイルを冷却用媒体として機能させる場合に比べて露出領域にかかるオイル圧力は低く、オイル漏れを防止するという観点で有利である。 なお、オイル漏れ対策としては、発熱部とモータハウジングとの当接面にＯリング、シートパッキン、シール剤などを介在させるのが望ましい。

【００１６】ここで、外部からのオイルを露出領域を経由して油圧ポンプに送るために、次の２つのオイル流路を有するマニホールドを油圧ポンプとモータとの間に介挿するようにしてもよい。 このマニホールドには、外部からのオイルをモータの露出領域に導く第１オイル流路と、第１オイル流路を流れてきたオイルを油圧ポンプの吸入口に導く第２オイル流路とが設けられている。

【００１７】また、マニホールドに設けられる第１オイル流路を次のように構成してもよい。 すなわち、マニホールドがモータと当接する表面に、モータの露出領域と対向するように溝部を設け、マニホールドがモータと当接することでモータの露出領域と溝部で挟まれる空間に外部からのオイルが流れ込むように構成してもよく、この場合、当該空間が第１オイル流路の一部として機能する。 そして、このように構成された第１オイル流路を外部から流入した比較的低温のオイルが通過し、このオイルが発熱部の露出領域を流れるため、優れた効率で発熱部が冷却される。

【００１８】また、外部からのオイルを一時的に貯留するタンクを設け、このタンクに貯留されたオイルをモータの露出領域を経由して油圧ポンプに吸入させるように構成してもよく、タンクがバッファとして機能し、外部からのオイル量が時間的に変動したとしても、油圧ポンプから安定してオイルを圧送することができる。

【００１９】また、マニホールドから油圧ポンプへのオイル供給については、マニホールドの吐出口と油圧ポンプの吸入口とを直結してもよいが、油圧ポンプの吸入口を、タンクの内部において、第２オイル流路の吐出口と所定間隔だけ離隔して対向配置してマニホールドから油圧ポンプへのオイル供給を行うことで、次のような作用効果が得られる。 すなわち、かかる構成を採用することで、油圧ポンプ流量と、マニホールド内でのオイル循環量とのアンバランスが解消されてスムーズなオイル供給が可能となる。

【００２０】また、この発明にかかるモータは、オイル流路に沿ってオイルを吸引・圧送する油圧ポンプに対して取付可能に構成されたモータであって、上記目的を達成するため、モータハウジングと、モータの駆動制御に伴って発熱する発熱部とを備え、前記モータハウジングの一部にモータ内部とモータ外部とを連通する貫通孔が形成され、その貫通孔を塞ぎ、しかも前記発熱部の表面全体のうちモータ外部を臨む露出領域が前記オイル流路の一部に面するように、前記発熱部が配置されている。

【００２１】このように構成されたモータでは、モータが油圧ポンプに取付けられると、オイル流路を流れるオイルが冷却用媒体として発熱部の露出領域に直接流れるため、発熱部を効果的に冷却することができる。

【００２２】また、上記したいずれのモータにおいても、例えばＦＥＴモジュールやＩＧＢＴモジュール等の半導体モジュールが発熱部となることが多い。 これらの半導体モジュールは、基板表面に半導体素子を設けたものであるが、この半導体モジュールを冷却するには、半導体モジュールの基板裏面全体あるいは一部が露出領域としてオイル流路に面するように構成するのが望ましい。 この場合、半導体モジュールで発生する熱は基板を介して放熱される。 そして、この基板の裏面全体あるいは一部が露出領域としてオイル流路に露出しているため、オイルによって基板の露出領域が直接冷却され、基板での放熱効果が高められる。 その結果、半導体モジュールの誤動作や熱破壊を防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかるポンプ一体型モータの全体構成を示す断面図であり、図２はモータとポンプとの間に介挿されたマニホールドを示す斜視図であり、図３は図２のマニホールドの水平断面を示す図であり、図４はマニホールドのＡ−Ａ線断面図である。 なお、これらの図において、オイルの流れを矢印で示しているが、外部からの比較的低温のオイルの流れについては細線で示す一方、油圧ポンプからの比較的高温のオイルの流れについては、従来例の場合と同様に、太線で示す。

【００２４】この実施形態にかかるポンプ一体型モータが従来例（図５〜図８）と大きく相違する点は、マニホールド３の構成およびこのマニホールド３と当接するモータ部２表面の構成であり、その他の構成はほぼ同一であるため、以下においては、上記したマニホールド３とモータ部２表面の構成およびその構成に基づくオイルの流れを中心に説明し、同一構成に関しては同一符号を付して説明を省略する。

【００２５】まず、この実施形態にかかるマニホールドについて説明する。 図１および図３に示すように、このマニホールド３の表面のうちモータハウジング２１と当接する表面には、当接表面側からの形状が略Ｃ字状の溝部３４が形成されており、マニホールド３がモータハウジング２１と当接することでモータハウジング２１表面と溝部３４とで空間ＳＰ3が形成されている。 この空間ＳＰ3は、マニホールド３の吸入側ポート３１と連通しており、リザーバタンク４内に貯留されているオイルが吸入側ポート３１を介して空間ＳＰ3内に流れ込み、後述するモータ部２の露出領域２８１１に導かれる。 このようにして形成される空間ＳＰ3と吸入側ポート３１とで、外部からのオイルを露出領域２８１１に向けて導く第１オイル流路が構成されている。

【００２６】また、このマニホールド３では、第１オイル流路の一部として機能する空間ＳＰ3を流れてきたオイルを油圧ポンプ部１の吸入口１２１側に導く吐出側ポート（第２オイル流路）３５が設けられている。 この吐出側ポート３５の吐出口３５１は、リザーバタンク４内に配置されている油圧ポンプ部１の吸入管１２の先端、
つまり吸入口１２１と所定間隔だけ離隔して対向配置されている。 ここで、マニホールド３から油圧ポンプ部１
にオイルを送り込むためには、例えば吐出側ポート３５
と油圧ポンプ部１の吸入管１２とを直結してもよいのであるが、この場合、油圧ポンプ流量と、マニホールド３
内でのオイル循環量との間にアンバランスが生じてしまうことがある。 これに対し、この実施形態の如く油圧ポンプ部１の吸入口１２１を、リザーバタンク４の内部において、吐出側ポート（第２オイル流路）３５の吐出口３５１と所定間隔だけ離隔して対向配置してマニホールド３から油圧ポンプ部１へのオイル供給を行うことで、
上記問題が解消されてスムーズなオイル供給が可能となる。

【００２７】なお、こうして油圧ポンプ部１に供給されたオイルは、モータ部２から与えられる回転駆動力に応じて油圧ポンプ部１から圧送されるが、この圧送される高温高圧のオイルはマニホールド３の吸入側ポート３６
およびオイル流路３７を介して吐出側ポート３８から車両用パワーステアリングシステムのシリンダーに供給される。

【００２８】次に、オイルが流れる空間ＳＰ3と対向するモータハウジング２１表面の構成について説明する。
このモータハウジング２１表面には、図１および図３に示すように、モータ２内部の空間ＳＰ2とオイルが流れる空間ＳＰ3とを連通する平面視略矩形状の貫通孔２１
２が形成されている。 そして、モータハウジング２１の内面には、貫通孔２１２を塞ぐようにモータ制御回路２
８の半導体モジュール２８１が密着固定されている。 なお、この実施形態では、半導体モジュール２８１が、本発明の「発熱部」に相当する。

【００２９】この半導体モジュール２８１は、アルミ絶縁基板２８１２の表面に半導体素子が実装されたものであり、モータ部１の駆動制御に伴って発生する熱が、基板２８１２を介して放熱される。 そして、この基板２８
１２の裏面が貫通孔２１２を塞ぐようにモータハウジング２１の内面に当接している。 こうすることで、この基板２８１２の裏面のうち貫通孔２１２を介して空間ＳＰ
2側に露出している露出領域２８１１に、空間ＳＰ2を通過するオイルが流れる。 その結果、基板２８１２の裏面がオイルによって直接冷却されるため、基板２８１２での放熱効果が高められ、半導体モジュール２８１が効率よく冷却される。 なお、半導体素子が実装される基板２
８１２は、オイルが付着しても半導体素子の動作に不具合を起さないもので構成していればよく、アルミ絶縁基板のほか、例えば銅をベースとした金属基板やセラミック基板で構成してもよい。

【００３０】また、図１に示すように、モータハウジング２１の内面には貫通孔２１２を囲むように溝２１３が形成されている。 そして、この溝２１３にはＯリング２
１４が埋設され、モータハウジング２１内面における貫通孔２１２の外周と基板２８１２とを密着させている。
こうすることにより、モータハウジング２１の内面において貫通孔２１２がモータ内部と遮断され、空間ＳＰ2
を流れるオイルが貫通孔２１２を介してモータ内部へ漏れるのを防止している。 なお、オイル漏れ防止の手段としては、上記したＯリング２１４のほか、例えばシートパッキン、シール剤等の密閉部材を用いてもよい。

【００３１】以上のように、この実施形態によれば、モータハウジング２１の表面に貫通孔２１２が形成されるとともに、この貫通孔２１２を塞ぐように半導体モジュール２８１がモータハウジング２１の内面に密着固定されている。 そして半導体モジュール２８１の基板２８１
２裏面のうち貫通孔２１２を介してモータ外部に露出している露出領域２８１１にオイルが流れるため、基板２
８１２がオイルによって直接冷却される。 そのため、従来例のようにオイル流路と半導体モジュール２８１との間にモータハウジング２やマニホールド３が介在しておらず、基板２８１２での放熱効果を高めることができる。 したがって、半導体モジュール２８１を効率よく冷却することができ、半導体モジュール２８１の誤動作や発熱による熱破壊を防止することができる。

【００３２】さらに、外部からのオイルがモータ部２の露出領域２８１１を経由して油圧ポンプ部１に供給されるように構成しているので、配管等を流れてくる間にオイルは冷されて比較的低温となっている。 そして、この低温オイルが露出領域２８１１に流れてくるため、オイルによる露出領域２８１１の放熱効果がさらに高められ、半導体モジュール２８１を効率良く冷却することができる。 また、外部から油圧ポンプ１に向けて供給されるオイルは、油圧ポンプ１から圧送されるオイルに比べ低圧であるため、オイルの圧力による露出領域２８１１
への負荷が低く、モータハウジング２１内へのオイル漏れ防止の観点からは、特に有利である。

【００３３】なお、半導体モジュール２８１の冷却効果を著しく高める上では、上記した実施形態の如く外部からのオイルを露出領域２８１１に流すように構成するのが望ましいが、従来例のように油圧ポンプ部１から圧送されてくるオイルを露出領域２８１１に流すように構成した場合にも、従来例に比べ効率良く半導体モジュール２８１を冷却することができる。

【００３４】なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。 例えば、上記実施形態では、貫通孔２１２を平面視略矩形状に形成しているが、これに限定されるものではない。 すなわち、貫通孔２１２は、モータハウジング２
１の内部と外部とを連通するとともに、半導体モジュール２８１の基板２８１２の裏面全体または一部がモータハウジング２１の外部に露出されるように構成されていればよく、その形状は任意である。

【００３５】また、上記実施形態では、半導体モジュール２８１をモータハウジング２１内面に密着固定することにより、基板２８１２裏面のうち貫通孔２１２を介してモータ外部に露出する部分を露出領域２８１１として構成しているが、半導体モジュール２８１の基板２８１
２裏面の全体あるいは一部が露出領域２８１１としてモータ外部に露出していればよい。 例えば、貫通孔２１２
に半導体モジュール２８１を挿通し、モータ外部に露出した基板２８１２の裏面全体を露出領域２８１１として構成してもよい。 また、モータハウジング２１の外面から貫通孔２１２を塞ぎ、基板２８１２の裏面側がモータ外部を臨むように半導体モジュール２８１を密着固定し、基板２８１２裏面全体を露出領域２８１１として構成してもよい。

【００３６】また、上記実施形態では、車両用パワーステアリングシステムに用いられるポンプ一体型モータに本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、油圧ポンプ部に対して回転駆動力を与えて油圧ポンプ部を駆動するポンプ一体型モータおよびこのような油圧ポンプ部に取付可能なモータ全般に対して本発明を適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１および８に記載の発明によれば、冷却用媒体として機能するオイルが発熱部の露出領域に直接流れるため、発熱部を効果的に冷却することができる。

【００３８】また、請求項２、４および５に記載の発明によれば、外部からの比較的低温のオイルが発熱部の露出領域に流れるため、発熱部をさらに効果的に冷却することができる。

【００３９】また、請求項３に記載の発明によれば、マニホールドがモータと当接する表面に、露出領域と対向するように溝部を設け、マニホールドがモータと当接することでモータ表面と溝部とで空間を形成し、この空間に外部からのオイルが流れ込むように構成し、外部から流入した比較的低温のオイルを露出領域に直接流しているので、優れた効率で発熱部を冷却することができる。

【００４０】また、請求項６に記載の発明によれば、油圧ポンプの吸入口を、タンクの内部において、第２オイル流路の吐出口と所定間隔だけ離隔して対向配置してマニホールドから油圧ポンプへのオイル供給を行うように構成しているので、油圧ポンプ流量と、マニホールド内でのオイル循環量とのアンバランスを解消してスムーズなオイル供給が可能となる。

【００４１】さらに、請求項７および９に記載の発明によれば、基板表面に半導体素子を設けた半導体モジュールの基板裏面全体あるいは一部が露出領域としてオイル流路に面しているため、半導体モジュールの基板がオイルにより直接冷却され、当該基板での放熱効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるポンプ一体型モータの全体構成を示す断面図である。

【図２】モータ部と油圧ポンプ部との間に介挿されたマニホールドを示す斜視図である。

【図３】図２のマニホールドの水平断面を示す図である。

【図４】マニホールドのＡ−Ａ線断面図である。

【図５】従来のポンプ一体型モータの全体構成を示す断面図である。

【図６】モータ部と油圧ポンプ部との間に介挿されたマニホールドを示す斜視図である。

【図７】図６のマニホールドの水平断面を示す図である。

【図８】マニホールドのＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１…油圧ポンプ部（油圧ポンプ） ２…モータ部（モータ） ３…マニホールド ４…リザーバタンク ２１…モータハウジング ３１…吸入側ポート（第１オイル流路） ３４…溝部 ３５…吐出側ポート（第２オイル流路） ２１２…貫通孔 ２８１…半導体モジュール（発熱部） ２８１１…露出領域 ２８１２…基板 ＳＰ3 …（モータ表面と溝部で形成される）空間

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