JP2005304203A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部配線が不要となり、コストが低減されるとともに軽量化が図られ、また電力ロスも低減することができる等の電動式パワーステアリング装置を得る。
【解決手段】このパワーステアリング装置では、制御装置は、金属基板６１と、制御基板６３と、パワーコネクタと、信号コネクタと、モータ端子Ｍｍと、回転位置センサに接続されたセンサコネクタ７１と、大電流基板６２と、金属基板６１に設けられた接続部材６６と、金属基板６１、制御基板６３及び大電流基板６２を格納するハウジング６４及びカバー６５とを備え、ハウジング６４の外側に、パワーコネクタ、信号コネクタ及びセンサコネクタ７１が設けられ、センサコネクタ７１に設けられた貫通穴からモータ端子Ｍｍがハウジング６４の外部に突出している。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置に関するものである。

従来の電動式パワーステアリング装置として、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置と、電動モータを駆動するための電流を供給するバッテリと、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、制御装置と電動モータとを電気的に接続したモータコネクタと、バッテリと制御装置とを電気的に接続したパワーコネクタと、電動モータ及びトルクセンサと制御装置とを電気的に接続した信号コネクタとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電動式パワーステアリング装置では、ハンドル操作によりステアリング軸に発生する操舵トルクをトルクセンサにより検出し、制御装置はその操舵トルクに応じて電動モータに流れるモータ電流を制御し、電動モータは減速機構を介してステアリング軸に所要の操舵補助トルクを出力させている。

特開２０００−２０３４３７号公報

上記の電動式パワーステアリング装置では、制御されるモータ電流の値は、軽自動車であれば２５〜３０Ａ程度であるが、小型自動車では６０Ａ〜８０Ａ程度にも達する。
この電動パワーステアリング装置では、制御装置は、電動モータ及びバッテリの設置されたエンジンルームから離れた良好な環境の車室内に設置されているので、制御装置と電動モータとを接続する長い外部配線が複数本必要となる。
その結果、コストが高くなるとともに車両の重量も増大してしまい、また電力ロスが大きくなるとともに放射ノイズの影響でラジオにノイズが入るといった問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、外部配線が不要となり、コストが低減されるとともに軽量化が図られ、また電力ロスも低減することができるとともに放射ノイズを抑制することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

この電動式パワーステアリング装置は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータが搭載された制御基板と、前記車両のバッテリと電気的に接続されたパワーコネクタと、外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタと、前記電動モータに電気的に接続されたモータ端子と、前記電動モータの回転子の回転位置を検出する回転位置センサに接続されたセンサコネクタと、少なくとも配線パターンを構成する導電板が絶縁性樹脂によりインサート成形で一体化された大電流基板と、前記パワー基板に設けられ、前記パワー基板と、前記ハウジング及び前記制御基板とを電気的に接続した複数の端子が組み込まれた接続部材と、前記パワー基板、前記制御基板及び大電流基板を格納するハウジング及びカバーとを備え、前記ハウジングの外側に、前記パワーコネクタ、前記信号コネクタ及び前記センサコネクタが設けられ、前記センサコネクタに設けられた貫通穴から前記モータ端子がハウジングの外部に突出している。

この発明の電動式パワーステアリング制御装置によれば、外部配線が不要となり、コストが低減されるとともに軽量化が図られ、また電力ロスも低減することができるとともに放射ノイズを抑制することができる。

以下、この発明の各実施の形態を図について説明するが、各実施の形態において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置を示すブロック図である。
この電動式パワーステアリング装置は、車両のハンドル（図示せず）に対して補助トルクを出力する電動モータ３０と、この電動モータ３０の駆動を制御する制御装置６０と、電動モータ３０を駆動するための電流を供給するバッテリ４と、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、制御装置６０と電動モータ３０とを電気的に接続したモータ接続部１５と、バッテリ４と制御装置６０とを電気的に接続したパワーコネクタ６８ａと、車両側信号が制御装置６０に入力される信号コネクタ６８ｂと、トルクセンサ５と制御装置６０とを電気的に接続したトルクセンサコネクタ６８ｃとを備えている。

上記電動モータ３０は、固定子の構成要素である３相接続された電機子巻線２と、回転子の回転位置を検出する回転位置センサ３とを有している。

上記制御装置６０は、電動モータ３０に流れるモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量のコンデンサ７（２２００μＦ×３程度）と、モータ電流ＩＭを検出するためのシャント抵抗器８と、補助トルクの大きさ及び方向に応じてモータ電流ＩＭを切り替えるための複数の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６からなる３相のブリッジ回路１０と、ブリッジ回路１０のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部へ流出するのを防止するコイル１１と、制御回路１２と、電動モータ３０に供給されるモータ電流ＩＭを通電、遮断するモータリレー２２を備えている。

この制御回路１２は、シャント抵抗器８の一端を介して電動モータ３０に流れる電流を検出するための電流検出手段９と、操舵トルク信号に基づいて補助トルクを演算するとともにモータ電流ＩＭ及び回転子の回転位置をフィードバックして補助トルクに相当する電流を演算するマイクロコンピュータ１３と、このマイクロコンピュータ１３からの指令によりブリッジ回路１０を制御する駆動信号をブリッジ回路１０に出力する駆動回路１４とを備えている。
また、マイクロコンピュータ１３は、図示していないが、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等の他に、周知の自己診断機能を含み、システムが正常に動作しているか否かを常に自己診断しており、異常が発生するとモータ電流ＩＭを遮断するようになっている。

上記構成の電動式パワーステアリング装置では、マイクロコンピュータ１３は、トルクセンサ５から操舵トルク、回転位置センサ３から電動モータ３０の回転子の回転位置と取り込み、また車両側信号を取り込み、シャント抵抗器８からモータ電流ＩＭを電流検出手段９を介してフィードバック入力し、パワーステアリングの回転方向指令、及び補助トルクに相当する電流制御量をそれぞれ生成し、駆動回路１４に入力する。駆動回路１４は、回転方向指令及び電流制御量が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、ブリッジ回路１０の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に印加する。これにより、バッテリ４から外部配線、パワーコネクタ６８ａ、コイル１１、ブリッジ回路１０、モータリレー２２、モータ接続部１５を介して電動モータ３０に電流が流れ、所要方向に所要量の補助トルクが出力される。

このとき、モータ電流ＩＭは、シャント抵抗器８及びモータ電流検出手段９を介して検出され、マイクロコンピュータ１３にフィードバックされることにより、モータ電流指令Ｉｍと一致するよう制御される。また、モータ電流ＩＭは、ブリッジ回路１０のＰＷＭ駆動時のスイッチング動作によりリップル成分を含むが、大容量のコンデンサ７により平滑されて制御される。さらに、コイル１１は、上記ブリッジ回路１０がＰＷＭ駆動時に、スイッチング動作することにより発生するノイズが外部に放出されて、ラジオノイズとなることを防止する。

次に、上述した電動式パワーステアリング装置の具体的な構造について図に基づいて説明する。
図２は図１で説明した電動式パワーステアリング装置を示す側断面図、図３は図２の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。

この電動式パワーステアリング装置の３相ブラシレスモータである電動モータ３０は、出力軸３２と、この出力軸３２に８極の磁極を有する永久磁石３１が固定された回転子３３と、この回転子３３の周囲に設けられた固定子３６と、出力軸３２の出力側に配設され、回転子３３の回転位置を検出する回転位置センサ３とを備えている。
上記固定子３６は、永久磁石３１の外周に相対した１２個の突極３４と、この突極３４に装着されたインシュレータ３５と、このインシュレータ３５に巻回され、かつＵ、Ｖ及びＷの３相に接続された電機子巻線２（２ｕ、２ｖ、２ｗ）とを有している。
電機子巻線２の３個の端部は出力軸３２に向かって延びた３個の巻線端子３７に各々接続されている。回転位置センサ３は、レゾルバで、回転子３ａ及び固定子３ｂを有している。回転子３ａの外径は、固定子３ｂと回転子３ａとの間の径方向隙間のパーミアンスが角度で正弦波状に変化するような特殊曲線になっている。固定子３ｂには励磁コイル及び２組の出力コイルが巻回されており、この回転子３ａ及び固定子３ｂ間の径方向隙間の変化を検出してｓｉｎとｃｏｓで変化する２相出力電圧を出力する。

また、電動モータ３０には減速ギヤ５０が固定されている。減速ギヤ５０は、電動モータ３０のブラケット３９に接続されたギヤケース５１と、このギヤケース５１内に設けられ出力軸３２の回転を減速するためのウォームギヤ５２と、このウォームギヤ５２に歯合したウォームホイール５３とを有している。ウォームギヤ５２の軸の端部にはスプラインが形成されている。出力軸３２の端部には内側にスプラインが形成されたカップリング３８が圧入されている。このカップリング３８とウォームギヤ５２の軸の端部とがスプライン係合されており、電動モータ３０から減速ギヤ５０にトルクが伝達されるようになっている。

図４は図２の制御装置６０を示す分解斜視図、図５は図２の制御装置６０を示す部分底面図、図６は図２の制御装置６０を示す部分側断面図である。
制御装置６０は、図３に示すように電動モータ３０のブラケット３９に固定されている。制御装置６０は、箱形状であって高熱伝導率であるアルミニウム製のハウジング６４と、このハウジング６４上に設けられたパワー基板としての金属基板６１と、この金属基板６１上に設けられ複数の導電板６７が絶縁性樹脂にインサート成形された大電流基板６２と、この大電流基板６２上に設けられた絶縁プリント基板からなる制御基板６３と、ハウジング６４と接合され、ハウジング６４と協同して内部に金属基板６１、大電流基板６２、制御基板６３等を収納したカバー６５とを有している。ハウジング６４及びカバー６５は、電動モータ３０の軸線方向と平行に装着されている。

上記金属基板６１は例えばＨＩＴＴ基板（電気化学工業の商品名）からなり、２ｍｍのアルミニウム基板上に８０μｍの絶縁層を介して、配線パターンが１００μｍの銅パターンとして形成されている。金属基板６１上の配線パターンには、電動モータ３０の電流を切り替えるためのブリッジ回路１０を構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、モータ電流ＩＭのリップルを吸収するコンデンサ７、電動モータ３０の電流を検出するためのシャント抵抗器８等の大電流部品、及び金属基板６１と大電流基板６２とを接続するための接続部材６６の接続端子ＣＭが半田付けされて実装されている。
電動モータ３０の軸線と平行に配設されている接続部材６６は、金属基板６１と大電流基板６２とを接続するための接続端子ＣＭ及び金属基板６１と制御基板６３とを接続するための接続端子Ｃｍがインサート成型されて構成されている。接続部材６６の複数本の接続端子Ｃｍは、制御基板６３と接続される側の端部Ｃｍ１が図４に示すように、金属基板６１に対して直線状に配置されている。金属基板６１に形成された配線パターンは、大電流に対応できるように十分な断面容量を有し、電動モータ３０に流れる大電流対応の回路要素を実装できるようになっている。

上記制御基板６３上の配線パターンには、マイクロコンピュータ１３、駆動回路１４及びモータ電流検出回路９を含む周辺回路素子（小電流部品）が、半田付けされて実装されている。なお、図４において、駆動回路１４及びモータ電流検出回路９を含む周辺回路素子は省略されている。

上記大電流基板６２では、絶縁性樹脂によりインサート成形された複数の導電板６７が配線パターンを構成しており、電気的に接続する箇所においては複数の導電板６７が絶縁性樹脂から露出している。導電板６７の一端として形成されたモータ端子Ｍｍは、ハウジング６４に形成された開口部である穴６４ａから突出し、電動モータ３０に挿入されて図２に示す巻線端子３７と電気的に接続されている。モータ端子Ｍｍは３つの経路で構成されている。３つの経路のうち、２つの経路に、ブリッジ回路１０から電動モータ３０に供給されるモータ電流ＩＭを通電、遮断するスイッチ手段であるモータリレー２２が各々接続されている。
また、モータ端子Ｍｍには、中間部に幅の狭くなった低剛性部Ｍｍｂが形成されている。

また、大電流基板６２には、下面側からコイル１１を挿入して収納するコイル収納部６２ａが形成され、下面側からコイル１１を挿入することにより、大電流基板６２に保持される。コイル１１の端子１１ａは、コイル収納部６２ａの底面に形成された穴６２ｃを貫通して大電流基板６２の上面に突出し、絶縁性樹脂から露出した導電板６７に溶接されて電気的に接続される。
同様に、大電流基板６２には、下面側からモータリレー２２を収納するリレー収納部６２ｂが形成され、下面側からモータリレー２２が挿入されると端子２２ａは、リレー収納部６２ｂの底面に形成された穴６２ｄを貫通して大電流基板６２の上面に突出し、絶縁性樹脂から露出した導電板６７に溶接されて電気的に接続される。

大電流基板６２の内側には、側壁間を連結して剛性を高めるためのビーム６２ｅが絶縁性樹脂で一体成形されている。このビーム６２ｅの一部は、コンデンサ７の側面近傍に配置され、コンデンサ７近傍のビーム６２ｅは、図２に示すように上端がコンデンサ７の上端と略一致した高さに形成されている。コンデンサ７の上端は、ビーム６２ｅの上端とシリコン接着剤（図示せず）により固定されている。

ハウジング６４に固定されたハウジング側コネクタ６８は、図１に示すように、車両のバッテリ４と電気的に接続されるパワーコネクタ６８ａと、外部配線を介して車両側と信号が入出力される信号コネクタ６８ｂと、トルクセンサ５から信号が入力されるトルクセンサコネクタ６８ｃとから構成され、それぞれのパワーコネクタ６８ａ、信号コネクタ６８ｂ及びトルクセンサコネクタ６８ｃは絶縁性樹脂で一体的に成形されている。なお、トルクセンサコネクタ６８ｃは信号コネクタ６８ｂと個別ではなく、一体として信号コネクタとしてもよい。

ハウジング側コネクタ６８は、ハウジング６４の穴６４ｂに外側から挿入され、ハウジング６４に固定されている。ハウジング側コネクタ６８には突起部６８ｄが形成されており、ハウジング６４の穴６４ｂの内壁面と突起部６８ｄの側面との間で空隙を有することになり、この空隙に接着性樹脂であるシリコン接着剤６９が充填され、ハウジング６４とハウジング側コネクタ６８の絶縁性樹脂部が接着接合されている。
パワーコネクタ６８ａに配置される端子７０は、大電流基板６２の導電板６７と溶接により電気的に接続されている。
なお、突起部６８ｄが無いときには、ハウジングにハウジング側コネクタが取り付けられたときに生じた穴とハウジング側コネクタとの間の空隙部に接着性樹脂が充填される。

センサコネクタ７１は、回転位置センサ３からの信号をマイクロコンピュータ１３に送るためのセンサ端子Ｓｍが絶縁性樹脂にインサート成形されている。センサ端子Ｓｍのうち、絶縁性樹脂から露出した一方の端部Ｓｍ１は、制御基板６３と半田接合されて電気的に接続されており、他方の端部Ｓｍ２は、図６に示すように接続部７１ｂの内側に露出している。そして、端部Ｓｍ２は、接続部７１ｂが電動モータ３０のセンサコネクタ４４（図３参照）と係合されて、電動モータ３０の回転位置センサ３と電気的に接続されている。また、センサコネクタ７１には、図５に示すように電機子巻線３７と電気的に接続されるモータ端子Ｍｍが貫通する貫通穴７１ａが３個形成されている。
センサコネクタ７１は、ハウジング６４の開口部である穴６４ａに、ハウジング側コネクタ６８と同一方向である外側から挿入され、ネジ８２でハウジング６４の外側に固定されている。
ハウジング側コネクタ６８とセンサコネクタ７１とは、夫々制御基板６３に挿入される端子側の絶縁性樹脂部に位置決め穴６８ｅ（図４参照）、７１ｃ（図５参照）が形成されている。ハウジング側コネクタ６８とセンサコネクタ７１は、位置決め穴６８ｅ、７１ｃと治具（図示せず）によって、ハウジング６４の内側から位置決めされて、ハウジング６４の外側に固定されている。
大電流基板６２は、ハウジング６４内に挿入され、４個のネジ８４でハウジング６４に固定されるが、大電流基板６２が装着されると、貫通穴７１ａからモータ端子Ｍｍが図３に示すように外部へ突出するように構成されている。

上記ハウジング６４は、外側に放熱面積を拡大するための突起６４ｃが多数形成され、この突起６４ｃは円柱状に形成されている。ハウジング６４の内側には金属基板６１が密着して取り付けられており、金属基板６１で発生する熱の放熱性が突起６４ｃで増大されている。大電流基板６２は、金属基板６１を覆ってハウジング６４に収納固定され、また制御基板６３が大電流基板６２に重ねて配置されているので、金属基板６１、大電流基板６２及び制御基板６３は３層の積層構造になっている。
また、金属基板６１とハウジング側コネクタ６８とは、重ならないように、かつ電動モータ３０の後端側にハウジング６４に配置されている。
また、センサコネクタ７１は、ハウジング６４を挟んで金属基板６１の反対側に設けられ、センサコネクタ７１、ハウジング６４及び金属基板６１の積み重ね方向で、図５に示すようにセンサコネクタ７１の接続部７１ｂが、金属基板６１上のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の何れとも重ならないように設けられている。
また、センサコネクタ７１は、他の発熱部品である金属基板６１上のコンデンサ７、シャント抵抗器８とも重ならないように設けられている。

大電流基板６２上部の開口端部には、制御基板６３の抜けを防止する係止部６２ｆが形成され、制御基板６３は、この係止部６２ｆで係止されている。この係止部６２ｆに近接して、制御基板６３の面方向の位置決めを行う位置決め部６２ｇが形成されている。
接続端子Ｃｍの端部Ｃｍ１、ハウジング側コネクタ６８の端子７０の端部７０ａ及びセンサコネクタ７１の端子Ｓｍの端部Ｓｍ１等は、制御基板６３の各スルーホール６３ａ内に挿入され、半田接合されている。

また、ハウジング６４の開口部周囲に形成された溝６４ｄには、ラバーリング７２が挿入され、カバー６５がネジ８５でハウジング６４に固定されたときのハウジング６４とカバー６５との合わせ面の気密性が確保されている。このとき、合わせ面は、制御基板６３と金属基板６１との間に位置している。

カバー６５は、図６及び図７に示すように、内側に８個の突起６５ａが形成され、この内４個の突起６５ａが大電流基板６２をハウジング６４に固定したネジ８４の頭部の上に配置されるようになっている。
なお、ここで、突起６５ａを８個としているのは、カバー６５を１８０度回転させてハウジング６４に固定させた場合、回転前と比較してネジ８４の頭部に対するカバー６５の隅部の相対位置が異なるので、何れの場合でもネジ８４の頭部の上に突起６５ａが位置するようにしたものである。従って、カバーをハウジングに対して何れの向きに固定しても、ネジの頭部上にカバーの突起が位置する場合には、４個でよい。

次に、上記のように構成された電動式パワーステアリング装置の組立手順について説明する。
まず、電動モータ３０を組み立てるが、出力軸３２に永久磁石３１を接着固定後、着磁器で８極に着磁し、軸受４０の内輪を圧入して回転子３３を形成する。
次に、固定子３６の１２個の突極３４にインシュレータ３５を介してＵ、Ｖ、Ｗの各電機子巻線２を電気角で１２０度位置を移動して巻回し、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相４個で計１２個の巻線を形成する。Ｕ相各巻線の巻始め同士、巻終わり同士を接続し、図１に示すようにＵ層の電機子巻線２ｕを形成する。同様にＶ層及びＷ層の電機子巻線２ｖ、２ｗを形成し、Ｕ、Ｖ及びＷ層の電機子巻線２ｕ〜２ｗの巻終わりをお互いに接続して中性点とする。Ｕ、Ｖ及びＷ層の電機子巻線２ｕ〜２ｗの巻始めはそれぞれ巻線端子３７に接続される。
その後、この固定子３６をヨーク４１に圧入する。

次に、ブラケット３９に軸受４２の外輪を固定後、軸受４２の内輪に回転子３３の出力軸３２を圧入し、回転位置センサ３の回転子３ａ及びカップリング３８を出力軸３２に圧入する。さらに、このブラケット３９に回転位置センサ３の固定子３ｂを固定する。その後、ブラケット３９の外周端部にラバーリング４３が装着された状態で、ブラケット３９に固定子３６が組み込まれたヨーク４１を挿入し、その後ネジ（図示せず）でブラケット３９にヨーク４１を固定する。

次に、制御装置６０の組立手順について説明する。
まず、各電極にクリーム半田を塗布した制御基板６３上にマイクロコンピュータ１３及びその周辺回路素子等の部品を配置し、リフロ装置を用いて、制御基板６３の下側から、または周囲の雰囲気全体を熱し、クリーム半田を溶かして各上記部品を半田付けする。
同様に、各電極にクリーム半田を塗布した金属基板６１上に半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ７及びシャント抵抗器８等の部品を配置し、金属基板６１上に接続部材６６を置いてネジ８０で固定し、リフロ装置を用いてクリーム半田を溶かし、各上記部品及び接続部材６６の端子Ｃｍを半田付けする。このとき、接続部材６６の複数本の接続端子Ｃｍは、その端部Ｃｍ１が金属基板６１に対して垂直、直線状に配置されている。

大電流基板６２には、下面側からコイル１１、モータリレー２２がコイル収納部６２ａ、リレー収納部６２ｂに挿入される。コイル１１が挿入されると、端子１１ａはコイル収納部６２ａの底面に形成された穴６２ｃを貫通して大電流基板６２の上面に突出し、同様にモータリレー２２が挿入されると、端子２２ａはリレー収納部６２ｂの底面に形成された穴６２ｄを貫通して大電流基板６２の上面に突出する。これらの電子部品の端子１１ａ、２２ａは、絶縁性樹脂から露出した導電板６７と溶接により接合される。

次に、ハウジング側コネクタ６８をハウジング６４の穴６４ｂに外側から装着してネジ８１でハウジング６４に固定し、またセンサコネクタ７１をハウジング６４の穴６４ａに外側から装着してネジ８２でハウジング６４に固定する。このとき、ハウジング側コネクタ６８及びセンサコネクタ７１はそれぞれ位置決め穴６８ｅ、７１ｃと治具（図示せず）によって、ハウジング６４の内側から位置決めされて、ハウジング６４の外側に固定される。このとき、センサコネクタ７１、ハウジング６４及び金属基板６１の積み重ね方向で、センサコネクタ７１の接続部７１ｂが、金属基板６１上の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の何れとも重なるようなことはない。そして、ハウジング６４の穴６４ｂの内壁面と突起部６８ｄの側面との間の隙間にシリコン接着剤６９を充填し、ハウジング６４とハウジング側コネクタ６８の絶縁性樹脂部とを接着接合する。

次に、金属基板６１をハウジング６４の開口部側から配置し、ネジ８３により固定する。このとき、金属基板６１は、四隅のネジ８３によりハウジング６４に固定されるので、金属基板６１が密着してハウジング６４に押し付けられる。
その後、その金属基板６１上に、大電流基板６２を配置し、ネジ８４で固定する。大電流基板６２が装着されると、予め取り付けられたセンサコネクタ７１の貫通穴７１ａでモータ端子Ｍｍが案内されて、貫通穴７１ａからモータ端子Ｍｍが外部へ突出する。
その後、パワーコネクタ６８ａの端子７０を大電流基板６２上の導電板６７と溶接により電気的に接続する。また、大電流基板６２上の導電板６７を金属基板６１上の接続部材６６の接続端子ＣＭと溶接により電気的に接続する。そして、コンデンサ７の上端と、大電流基板６２のビーム６２ｅ上端を接着剤（図示せず）により固定する。

その後、制御基板６３の端面を位置決め部６２ｇでガイドしながら、接続端子Ｃｍの端部Ｃｍ１、ハウジング側コネクタ６８の端子７０の端部７０ａ及びセンサコネクタ７１の端子Ｓｍ端部Ｓｍ１等を、制御基板６３の各スルーホール６３ａ内に挿入し、制御基板６３を大電流基板６２の上部に配置する。そして、制御基板６３を更に押し込み、大電流基板６２上の係止部６２ｆで係止する。このとき、制御基板６３は、抜けを防止する係止部６２ｆと、面方向の位置決めを行う位置決め部６２ｇで保持される。
これらの係止部６２ｆと位置決め部６２ｇは近接して配置されているので、制御基板６３の挿入が容易で、制御基板６３の保持も確実となる。その後、スルーホール６３ａに挿入された接続端子Ｃｍの端部Ｃｍ１、パワーコネクタ６８ａの端子７０の７０ａ及びセンタ端子Ｓｍの端部Ｓｍ１を部分噴流により一括で半田付け接合する。

次に、ハウジング６４の開口部の溝６４ｄにラバーリング７２を挿入し、カバー６５をハウジング６２の上部に配置し、ネジ８５でハウジング６４に固定する。このとき、カバー６５の内側に形成された８個の突起６５ａの内、４個の突起６５ａが、大電流基板６２をハウジング６４に固定したネジ８４の頭部の上に配置されるようになっている。

次に、別々に組み立てられた電動モータ３０に制御装置６０を組み付ける。制御装置６０のハウジング６４の溝６４ｅにラバーリング７３を装着し、図３に示すように、制御装置６０を電動モータ３０のブラケット３９にネジ８６で固定する。このとき、回転位置センサ３の電動モータ３０側コネクタ４４と、制御装置６０側コネクタ７１の接続部７１ｂとが嵌合されて電気的に接続される。
次に、電動モータ３０の巻線端子３７と制御装置６０のモータ端子Ｍｍとをネジ８７で固定し、電気的に接続する。このとき、接続前において巻線端子３７とモータ端子Ｍｍとが、組立精度により、出力軸３２の軸線方向に隙間が発生していても、モータ端子Ｍｍの低剛性部Ｍｍｂが容易に変形して巻線端子３７とモータ端子Ｍｍとが確実に接続される。

以上説明したように、この実施の形態１の電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータ３０のブラケット３９にネジ８６で制御装置６０が固定されているので、電動モータ３０と制御装置６０とを電気的に接続する外部配線及びコネクタが不要となり、装置のコストを低減でき、電力ロスも低減できるとともに、放射ノイズを抑制することができる。

また、電動モータ３０のブラケット３９にネジ８６で制御装置６０が固定され、回転位置センサ３の電動モータ３０側のセンサコネクタ４４と制御装置６０側のセンサコネクタ７１の接続部７１ｂとが嵌合されて電気的に接続されるので、外部配線が不要となり、装置のコストを低減できる。

また、マイクロコンピュータ１３及びその周辺回路素子等の小電流部品のみが制御基板６３に実装されているので、この制御基板６３については、配線パターンの幅や厚さを大きくする必要がなく、部品の高密度実装が可能となり、基板の小型化が図られる。
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ７及びシャント抵抗器８等の大電流部品が金属基板６１に実装され、この金属基板６１が多数の放熱用突起６４ｃを有するアルミニウム製のハウジング６４に密接状態で取り付けられているので、金属基板６１上の大電流部品及び配線パターンからの発熱がハウジング６４から外気に放熱される。
また、上記発熱は、ハウジング６４から電動モータ３０のブラケット３９を経由してギヤケース５１に放熱される。従って、金属基板６１を小型化しても温度上昇を抑制できるとともに、配線パターンの耐熱性及び耐久性を損なうこともない。
また、ハウジング６４の外側に形成された放熱用の突起６４ｃは、円柱状に形成されているので、強制空冷または自然対流による空気の流れ方向に制限が少なく、制御装置６０の装着方向の自由度が増大する。

また、パワーコネクタ６８ａ、信号コネクタ６８ｂ及びトルクセンサコネクタ６８ｃが一体的に成形されているハウジング側コネクタ６８と、センサコネクタ７１が、夫々ハウジング６４の穴６４ｂ及び穴６４ａに外側から装着されて、ネジ８１、８２でハウジング６４に固定されているので、各コネクタ６８、７１のネジ締め作業がハウジング６４の外側から同時に行うことができ、工作性の向上が図られる。

また、ハウジング側コネクタ６８と、センサコネクタ７１が、夫々ハウジング６４の穴６４ｂ及び穴６４ａに外側の同一方向から装着されて、ネジ８１、８２でハウジング６４に固定されているので、各コネクタ６８、７１のネジ締め作業が同一方向から同時に行うことができ、工作性の向上が図られる。

また、大電流基板６２が装着時に、予め取り付けられたセンサコネクタ７１の貫通穴７１ａで大電流基板６２から長く突出したモータ端子Ｍｍが案内されて、貫通穴７１ａからモータ端子Ｍｍが外部へ突出するように構成されているので、組立時にモータ端子Ｍｍを損傷することが無く、装置の信頼性の向上が図られる。

また、ハウジング側コネクタ６８とセンサコネクタ７１は、夫々制御基板６３に挿入される端子側の絶縁性樹脂部に位置決め穴６８ｅ、７１ｃが形成され、これらの位置決め穴６８ｅ、７１ｃと治具（図示せず）によって位置決めされているので、ハウジング側コネクタ６８の端子７０の端部７０ａ及びセンサコネクタ７１の端子Ｓｍ端部Ｓｍ１の位置精度が向上し、これらの端子７０、Ｓｍを制御基板６３のスルーホール６３ａに挿入する作業が容易になり、装置の工作性の向上が図られる。

また、センサコネクタ７１は、ハウジング６４を挟んで金属基板６１の反対側に設けられており、制御装置６０を上下方向で見たときに、センサコネクタ７１と金属基板６１とが重なり、制御装置６０の平面の投影面積が小さくなり、装置の小型化が図られる。

また、センサコネクタ７１、ハウジング６４及び金属基板６１の積み重ね方向で、センサコネクタ７１の接続部７１ｂが、金属基板６１上の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の何れとも重ならないように設けられているので、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６下部のハウジング６４の肉厚を厚くすることができ、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の発熱が有効にハウジング６４に放熱され、素子の耐熱性が損なわれることが無く、装置の信頼性の向上が図られる。

また、接続部材６６の複数本の接続端子Ｃｍは、端部Ｃｍ１が金属基板６１に対して直線状に配置されているとともに、制御装置６０を電動モータ３０に装着したときに、これらの接続端子Ｃｍの端部Ｃｍ１が電動モータ３０の軸線と平行に配置されているので、制御装置６０を電動モータ３０の出力軸３２側から見たときに、制御装置６０の幅が小さくなり、車両への搭載性の向上が図られる。

また、カバー６５は、内側に突起６５ａが形成され、この突起６５ａが大電流基板６２をハウジング６４に固定したネジ８４の頭部の上に配置されているので、ネジ８４が緩んでも脱落することが無く、脱落したネジ８４による回路基板上の短絡の発生が無いので、装置の信頼性の向上が図られる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２の電動式パワーステアリング装置の一部を示す分解斜視図である。
この実施の形態では、モータ端子Ｍｍが大電流基板６２の導電板６７から分離され、センサコネクタ７１の絶縁性樹脂に保持されている。他の構成は上記実施の形態１の電動式パワーステアリング装置の構成と同様である。

この実施の形態２では、センサコネクタ７１は、センサ端子Ｓｍが絶縁性樹脂にインサート成形により一体化されるとともに、モータ端子Ｍｍが貫通する貫通孔７１ａが３個形成され、この貫通穴７１ａにモータ端子Ｍｍが挿入されている。
なお、モータ端子Ｍｍは貫通穴７１ａに挿入するのではなく、センサ端子Ｓｍと同様に絶縁性樹脂にインサート成形により一体化するようにしてもよい。
センサコネクタ７１は、実施の形態１と同様にハウジング６４の開口部である穴６４ａに外側から挿入され、ネジ８２でハウジング６４の外側に固定されている。大電流基板６２が、ハウジング６４内に挿入され、ハウジング６４に固定されると、モータ端子Ｍｍと大電流基板６２の導電板６７の端部６７ｍが対向し、モータ端子Ｍｍと大電流基板６２の導電板６７の端部６７ｍが溶接により電気的に接続される。

この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置によれば、モータ端子Ｍｍが大電流基板６２の導電板６７から分離され、センサコネクタ７１の絶縁性樹脂に形成された貫通穴７１ａに挿入されているので、大電流基板６２からモータ端子Ｍｍが長く突出することが無く、組立時にモータ端子Ｍｍを損傷することが無いので、装置の信頼性の向上を図ることができる。
また、モータ端子Ｍｍが大電流基板６２の導電板６７から分離されているので、大電流基板６２の導電板６７からモータ端子Ｍｍの部分が長く突出することが無く、導電板６７の材料取りが良くなり、コストの低減を図ることができる。

なお、上記の実施の形態１、２では永久磁石３１の極数を８極、固定子３６の突極数を１２個としたが、この組み合わせに限定されるものではなく、他の極数と突極数の組み合わせであってもよい。また、電動式パワーステアリング装置は、エンジンルーム装着であり、防水性を確保するために、ラバーリング４３、７２、７３を挿入し、シリコン接着剤を充填したものとしたが、車室内装着であってもよい。この場合はラバーリング４３、７２、７３及びシリコン接着剤を外したものとしてもよい。
また、金属基板６１としてＨＩＴＴ基板を用いているが、金属基板６１はＨＩＴＴ基板に限定されるものではなく、配線パターンが絶縁層を介してアルミニウム等の伝熱性のよい金属ベース上に形成されたものや、銅のような熱伝導性のよい他の金属基板であってもよく、セラミック基板であってもよい。
また、回転位置センサ３はレゾルバを用いているが、レゾルバに限定されるものではなく、磁気抵抗器（ＭＲ）、巨大磁気抵抗器（ＧＭＲ）やホール素子またはホールＩＣ等他の磁気検出素子を用いたものであってもよい。
また、電動モータ３０はブラシレスモータに限定されるものでなく、インダクションモータ、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）またはブラシ付のＤＣモータであってもよい。
また、モータリレー２２は３個を取り付ける場合であってもよく、また、モータリレー２２が無い場合であってもよい。また、各部品の固定にネジを用いたが、リベット等他の固定手段であってもよい。

この発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置を示すブロック図である。 図１の電動式パワーステアリング装置を示す側断面図である。 図２の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。 図２の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。 図２の制御装置を示す部分底面図である。 図２の制御装置を示す部分側断面図である。 図２のカバーを内側から視たときの斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置を示す分解斜視図である。

符号の説明

３ 回転位置センサ、４ バッテリ、５ トルクセンサ、１０ ブリッジ回路、１３ マイクロコンピュータ、３０ 電動モータ、６０ 制御装置、６１ 金属基板（パワー基板）、６２ 大電流基板、６３ 制御基板、６４ ハウジング、６４ａ、ｂ 穴、６５ カバー、６５ａ 突起、６６ 接続部材、６７ 導電板、６８ ハウジング側コネクタ、６８ａ パワーコネクタ、６８ｂ 信号コネクタ、６８ｅ 位置決め穴、７１ センサコネクタ、７１ａ 貫通穴、７１ｂ 接続部、７１ｃ 位置決め穴、８４ ネジ、Ｃｍ１ 端部、Ｍｍ モータ端子、Ｑ１〜Ｑ９ 半導体スイッチング素子。

Claims (7)

1. 車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
   前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、
   前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータが搭載された制御基板と、
   前記車両のバッテリと電気的に接続されたパワーコネクタと、
   外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタと、
   前記電動モータに電気的に接続されたモータ端子と、
   前記電動モータの回転子の回転位置を検出する回転位置センサに接続されたセンサコネクタと、
   少なくとも配線パターンを構成する導電板が絶縁性樹脂によりインサート成形で一体化された大電流基板と、
   前記パワー基板に設けられ、前記パワー基板と、前記ハウジング及び前記制御基板とを電気的に接続した複数の端子が組み込まれた接続部材と、
   前記パワー基板、前記制御基板及び大電流基板を格納するハウジング及びカバーとを備え、
   前記ハウジングの外側に、前記パワーコネクタ、前記信号コネクタ及び前記センサコネクタが設けられ、前記センサコネクタに設けられた貫通穴から前記モータ端子がハウジングの外部に突出していることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記パワーコネクタ、前記信号コネクタ及び前記センサコネクタは、前記制御基板に挿入される側の端子が前記ハウジングに形成された穴に同一方向からそれぞれ挿入されて、前記ハウジングの外側に固定されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記パワーコネクタ、前記信号コネクタ及び前記センサコネクタは、前記制御基板に挿入される端子側にそれぞれ位置決め部が形成され、前記ハウジングの内側で前記ハウジングと位置決めされて、前記ハウジングの外側に固定されている請求項１または請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 前記センサコネクタは、前記ハウジングを挟んで前記パワー基板の反対側に設けられ、前記センサコネクタ、前記ハウジング及び前記パワー基板の積み重ね方向で、少なくとも前記センサコネクタの前記回転位置センサに接続される接続部が、前記パワー基板上の前記半導体スイッチング素子と重ならない領域に設けられている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
5. 前記接続部材は、前記制御基板と接続する複数本の接続端子の端部が略一直線上に配設されているとともに、これらの接続端子が前記電動モータの軸線と略平行に配設にされている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
6. 前記大電流基板は、ネジで前記ハウジングに固定されるとともに、前記カバーに突起が形成され、この突起は前記ネジの頭部の上に配置されている請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 前記センサコネクタは、前記回転位置センサと前記制御基板とを接続する複数の接続端子と、前記電動モータと前記大電流基板の導電板とを接続するモータ端子とが、絶縁性樹脂で保持されているとともに、前記接続端子及び前記モータ端子が前記ハウジングに形成された穴に外側から挿入されて、前記ハウジングの外側に固定されている請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。

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