JP2007137302A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この電動式パワーステアリング装置では、パワー本体20a及び制御本体20bが金属基板22上に搭載されているとともに、パワー本体20a及び制御本体20bが金属基板22の配線パターン26a〜26e及び金属柱28a〜28dで電気的に接続されている。
【選択図】図1
Description
この電動式パワーステアリング装置では、電動モータの電流を切り換えるためのブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、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、大電流の配線パターンを構成する導電板がインサート成形され電流リップルを吸収するためのコンデンサが搭載された大電流基板を有している。そして、パワー基板、大電流基板及び制御基板の順序で積み重ねられた3重層構造になっている。
その結果、装置が大型化し、コストが高くなるとともに、電気的接続の信頼性が低下するという問題点があった。
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を有するパワー本体と、
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制御本体と、
金属板に絶縁層、及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記パワー本体及び前記制御本体が同じ前記金属基板の面に設けられているとともに、前記パワー本体及び前記制御本体が前記金属基板を通じて電気的に接続されている。
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断面図、図2は図1の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図、図3は図2の制御装置20を示す分解斜視図である。
図において、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1は、出力軸2と、この出力軸2に8極の磁極を有する永久磁石3が固定された回転子4と、この回転子4の周囲に設けられた固定子5と、出力軸2の出力側に配設され、回転子4の回転位置を検出する回転位置センサ6とを備えている。
上記固定子5は、永久磁石3の外周に相対した12個の突極7と、この突極7に装着されたインシュレータ8と、このインシュレータ8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9とを有している。電機子巻線9の3個の端部は、出力軸2の出力側軸線方向に延びた3個の巻線端子10に各々接続されている。
ウォームギヤ14の電動モータ1側の端部にはスプラインが形成されている。出力軸2の減速ギヤ11側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16が圧入されている。このカップリング16とウォームギヤ14の端部とがスプライン係合されており、電動モータ1から減速ギヤ11にカップリング16を介してトルクが伝達されるようになっている。
制御装置20は、箱型状であって高熱伝導率であるアルミニウム製のヒートシンク21と、このヒートシンク21内に設けられた金属基板22と、ヒートシンク21と協同して内部に金属基板22等を収納したアルミニウム製のカバー23と、コネクタ44を有している。
ヒートシンク21、金属基板22及びカバー23は、電動モータ1の軸線方向と並行に装着されている。
最上層の配線パターン26eに実装される部品の実装密度を上げて、金属基板22の外形寸法を小さく構成するためには、最上層の配線パターン26eに、部品実装後の金属基板22を検査するチェックパターン以外の配線パターンを形成しないことが好ましい。従って、金属基板22上の実装部品間は、最上層の配線パターン26eを除いた配線パターン26a〜26dの4層で大部分の配線が行なわれるように構成されている。
また、金属基板22は、金属板24上の放熱絶縁層25にはパワー回路用金属柱体、制御回路用金属柱体が配設されないため、放熱絶縁層25自身で放熱させる必要があり、そのため放熱絶縁層25は絶縁層27a〜27dよりも熱伝導率が大きい材料で構成されている。
パワー本体20aは、電動モータ1のモータ電流を切り替えるための3相のブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子(例えば、FET)Q1〜Q6、モータ電流のリップルを吸収するコンデンサ30、電動モータ1の電流を検出するためのシャント抵抗器31等の大電流部品で構成されている。これらの大電流部品は、配線パターン26e上で半田付けされて実装されている。
半導体スイッチング素子Q1〜Q6の放熱板(ヒートスプレッダ)hsと対向する配線パターン26a〜26eの層間には、パワー回路用金属柱体が金属基板22の厚さ方向に直線状に並んで形成されている。
層間絶縁層27a、27b、27c、27dは、樹脂付き銅箔(RCC)を熱プレスして形成されているので、配線パターン26a〜26eの層間のパワー回路用金属柱体は、複数個に分割されたパワー回路用金属柱28aで構成されている。パワー回路用金属柱28aは、横断面の形状が円形であり、樹脂付き銅箔の樹脂の流動性が良くなるので、金属基板22の内部欠陥が低減される。
なお、この実施の形態では、パワー回路用金属柱28aを横断面の形状が円形のバンプ構造としたが、横断面の形状がリング状のスルーホール構造であってもよい。また、このスルーホールの中空部に高熱伝導の樹脂を充填してもよい。
また、マイクロコンピュータ32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、システムが正常に作動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を遮断するようになっている。
これに対して、制御本体20bでは、制御回路用金属柱28bは、温度変化により部品の半田付け部に発生する応力が低減されるため、横断面積ができる限り小さいほうが望ましい。そのため、パワー回路用金属柱28aの横断面積は、制御回路用金属柱28bの横断面積よりも大きく形成されている。パワー回路用金属柱28aは、横断面において直径0.7mm以上の円形が好ましく、制御回路用金属柱28bは、横断面において直径0.4mm以下の円形が好ましい。
従って、自動車の使用環境での温度変化により発生する部品の半田付け部の応力が低減され、半田付け部の接合の信頼性を向上させている。なお、コンデンサC以外で抵抗等のリードタイプでない部品であってもよい。
ワイヤWとワイヤボンディングパッド部26ebとの接合は、ワイヤボンディングパッド部26ebの下面において、ワイヤ用金属柱28cと層間絶縁層27dに跨る部位を除いて接合される。即ち、ワイヤボンディングパッド部26ebの下面に層間絶縁層27dが形成される部位にワイヤWがワイヤボンディングされる。
或いは、図5に示すように、ワイヤボンディングパッド部26ebの下面にワイヤ用金属柱28cが形成される部位にワイヤWがワイヤボンディングされる。
ワイヤWとワイヤボンディングパッド部26ebとの接合部が、ワイヤボンディングパッド部26ebの下面において、ワイヤ用金属柱28cと層間絶縁層27dとの境界に跨って接合されると、上記接合部においてワイヤ用金属柱28cに対応した部位と、層間絶縁層27dに対応した部位では、ワイヤボンディングの超音波の伝導が異なり、接合強度が低下する。
また、ワイヤボンディングパッド部26ebから下に形成される金属柱28cは、横断面積がパワー回路用金属柱28aと同じであってもよい。
これは、弾性率の小さい絶縁層27d、その他の層間絶縁層27a〜27cを介してネジ70で金属基板22を締め付けると、ネジ70が緩みやすいが、固定用金属柱28dを介してネジ70で金属基板22を締め付けると、ネジ70が緩みにくく、金属基板22をヒートシンク21に密着させることができる。
そのため、金属基板22上の発熱部品の発熱がヒートシンク21を経由して電動モータ1のハウジング12に効率良く伝導される。
なお、固定用金属柱28dの個数は、勿論12個に限定されるものではない。また、固定用金属柱
28dは、パワー回路金属柱28aと同様に円筒形状のスルーホール構造であってもよい。
また、AlSiC材は、アルミニウムより熱膨張係数が小さく、金属基板22上に半田付けで実装された部品の半田接合の信頼性が向上する。金属板24にAlSiC材を使用した場合、ヒートシンク21の材料も熱膨張係数が近似しているAlSiC材が好ましい。
導電板42の一端には、電源端子としてのパッド部42aが絶縁性樹脂から露出して形成されており、このパッド部42aはパワー本体20aとワイヤボンディングで接続されている。
センサ端子Smの一端は、絶縁性樹脂から露出しており、この露出したパッド部Smpは制御本体20bとワイヤボンディングで接続されている。
また、コネクタ44は、コネクタハウジング47と、このコネクタハウジング47に収納されるコネクタフレーム48とから構成され、ヒートシンク21の反金属基板22側に固定されている。
さらに、コネクタ44は、ヒートシンク21の反金属基板22側に配置され、かつ電動モータ1の反出力側である電動モータ1の後端付近に配置されている。
コネクタフレーム48は、一端にパワーコネクタ45aのプラス端子49aが形成された導電板49、一端にパワーコネクタ45aのマイナス端子50aに形成された導電板50、その他の配線パターンを構成する複数の導電板51、一端に信号コネクタ45bの端子52aが形成された接続端子52及び一端にトルクセンサコネクタ46の端子53aが形成された接続端子53が絶縁性樹脂にインサート成形されている。
コネクタフレーム48は、パワーコネクタ45aのプラス端子49a、マイナス端子50a、信号コネクタ45bの端子52a、トルクセンサコネクタ46の端子53a、導電板49、50、51の電気的に接続する箇所、及び金属基板22の制御本体20bとワイヤボンディングで接続されるパッド部52b、53b等が絶縁性樹脂から露出している。
このように、車両コネクタ45及びトルクセンサコネクタ46は、コネクタハウジング47及びコネクタフレーム48に一体に構成されている。
そして、コイル54、55の端子54a、55cは、コイル収納部48a、48bの底面に形成された穴48eを貫通してコネクタフレーム48から突出し、絶縁性樹脂から露出した導電板49、50、51に溶接されて電気的に接続されている。
即ち、図8に示すように、コネクタフレーム48には、端子49a、50a、52a、53aが突出している部分に凹部48hが形成され、端子49a、50a、52a、53aが挿入されるコネクタハウジング47の入り口部分に凸部47bが形成されている。コネクタフレーム48にコネクタハウジング47が完全に挿入された状態で、凹部48hと凸部47bとで形成される隙間に、接着性樹脂であるシリコン接着剤66が充填されて、端子49a、50a、52a、53aとコネクタハウジング47の気密性が確保される。
なお、凹部48hと凸部47bとで形成される隙間にシリコン接着剤66が充填されるとき、凹部21cとコンデンサ56との隙間にシリコン接着剤66が充填されるときには、図8に示したコネクタ44、ヒートシンク21及びカバー23は半転した状態で充填される。
先ず、電動モータ1を組み立てるが、出力軸2に永久磁石3を接着固定後、着磁器で8極に着磁し、軸受60の内輪を圧入して回転子4を形成する。
次に、固定子5の12個の突極7にインシュレータ8を介してU、V、Wの各電機子巻線9を電気角で120度位置を移動して巻回し、U、V、W各相それぞれ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、U層の電機子巻線を形成する。同様にV層及びW層の電機子巻線を形成し、U、V及びW層の電機子巻線の巻終わりを互いに接続して中性点とする。U、V及びW相の電機子巻線の巻始めはそれぞれ巻線端子10に接続される。
その後、巻線された固定子5をハウジング12に挿入して固定する。
先ず、各電極にクリーム半田を塗布した金属基板22上に、半導体スイッチング素子Q1〜Q6、コンデンサ30及びシャント抵抗器31等のパワー本体20aを構成する部品と、マイクロコンピュータ32及びその周辺回路素子等の制御本体20bを構成する部品を実装し、リフロ装置を用いて、クリーム半田を溶かし、各上記部品を半田付けする。
次に、コイル54、55をコイル挿入部48a、48bに挿入する。コイル54、55が挿入されると、端子54a、55cはコイル収納部48a、48bの底面に形成された穴48eを貫通してコネクタフレーム48の反対面に突出し、端子54a、55cを、絶縁性樹脂から露出した導電板49、50、51とTIG溶接により接合する。
コイル55の挿入時、コア55aの大径部55bの外径がガイド48dに案内され、コイル55がコイル収納部48bの底面まで挿入された状態で、爪48cが大径部55bの抜けを防止し、コイル55がコネクタフレーム48に固定されて溶接される。
ヒートシンク21の凹部21cがコネクタフレーム48に接続されたコンデンサ56と対向して配置され、ヒートシンク21の溝21d及び凹部21c、コネクタフレーム48の凹部48hにシリコン接着剤66を充填する。その後、コネクタハウジング47のガイド部47aをコネクタフレーム48の側部48gに挿入し、このガイド部47aに案内されてコネクタハウジング47が装着され、ネジ68でヒートシンク21に固定する。
この状態で、ガイド部47aと側部48gが嵌合されるので、端子49a、50a、52a、53aとコネクタハウジング47との位置決めが成される。
さらに、ヒートシンク21の凹部21cとコンデンサ56の隙間にシリコン接着剤66が満たされて、コンデンサ56がヒートシンク21に接着固定される。
このとき、フレーム40は、パッド部41a、Smpの両側及びパッド部42aの両側に配置される3個のネジ69で固定される。
その後、部品が実装された金属基板22をネジ70でヒートシンク21に固定する。金属基板22の四隅と、パワー本体20aを囲む位置の2箇所の合計6箇所に形成される穴22cにネジ70を挿入し、金属基板22をヒートシンク21に固定する。
そして、プリコートガスケット71が予め塗布されて硬化されたカバー23をヒートシンク21の開口部に配置し、ネジ72でヒートシンク21に固定する。
制御装置20のヒートシンク21の外側には、プリコートガスケット73が予め塗布されて硬化されており、制御装置20を電動モータ1のブラケット12aにネジ74で固定する。このとき、電動モータ1と制御装置20の合わせ面がプリコートガスケット73でシールされる。
次に、電動モータ1の巻線端子10と制御装置20のモータ端子Mmとを、ネジ75で固定し、電気的に接続する。
最後に、電動モータ1の回転位置センサ6からのコネクタ(図示せず)を制御装置20のセンサコネクタ43に嵌合し、電気的に接続して、電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。
また、パワー回路は、パワー本体20aと多層の配線パターン26a、26b、26c、26d、26eとが電気的に接続されて構成されているので、電流の流れる経路が短くなり、電力ロスを低減できるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
また、パワー回路用金属柱28aは、横断面において直径0.7mm以上の円形に形成され、制御回路用金属柱28bは、横断面において直径0.4mm以下の円形に形成されることにより、パワー本体20aの熱及び大電流を有効に通過させることができるとともに、温度変化により制御本体20bの部品の半田付け部に発生する応力を低減させることができ、装置の性能、耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
また、最上層の配線パターン26eには、部品実装後の金属基板22を検査するチェックパターン以外の配線パターンが形成されていないので、最上層の配線パターン26eに実装される部品の実装密度が上がり、金属基板22の外形寸法が小さくなって、装置の小型化が図られる。
従って、ネジ70の締め付け力がネジ70の頭部の座面から固定用金属柱28dに伝達され、ネジ70の頭部からヒートシンク21の間において、樹脂層は放熱絶縁層25のみとなり、ネジ70が緩みにくくなって金属基板22をヒートシンク21に密着させることができ、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
従って、ワイヤボンディングパッド部26ebの下面において、金属柱28cと層間絶縁層27dに跨る領域を除いて、ワイヤWとワイヤボンディングパッド部26ebが接合されているので、ワイヤボンディング時の超音波振動が接合部に有効に伝達され、ワイヤボンディングによる接合の信頼性を向上することができる。
従って、金属基板22上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
また、金属基板22とヒートシンク21の線膨張率が略同一となり、ヒートシンク21に固定されたパッド部41a、Smp、42aと、金属基板22上のパッド部との間の距離が温度変化によって変化しにくくなる。
従って、これらのパッド部を接続するアルミニウムワイヤに加わる変位が少なくなるので、ワイヤボンディングによる接合の信頼性を向上させることができる。
従って、パワー本体20a上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
従って、金属基板22上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
また、車両側コネクタのコネクタハウジング及びシール用ゴムパッキンの個数が1個に低減できるので、コストの低減が図られる。
従って、電流の流れる経路が短くなり、電力ロスを低減できるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
また、コネクタハウジング47に、コイル54、55及びコンデンサ56が収納されているので、装置の小型化が図られる。
また、コイル54、55と端子49a、50a、52a、53aが直角に配置されているので、装置の小型化が図られる。
また、コンデンサ収納部48fの一端側には導電板49、50、51の一部が絶縁性樹脂から露出するとともに、この露出した導電板49、50、51とコンデンサ56の端子の溶接部が一直線上に配置されているので、連続TIG溶接により導電板49、50、51とコンデンサ56の端子を接続することができ、工作性の向上が図られる。
また、コネクタ44は、ヒートシンク21を挟んで金属基板22の反対側に固定されているので、信号コネクタ45bの端子52a及びトルクセンサコネクタ46の端子53aと、ワイヤボンディングされるパッド部52b、53bとの間の寸法が短くなり、接続端子52、53の使用する材料が少なくなってコストの低減が図られる。
また、コネクタ44は、電動モータ1の反出力側である電動モータ1の後端付近に配置されているので、制御装置20より短い電動モータ1の後端のスペースを有効に利用でき、また、装置を上から見たときの投影面積が増加しないので、装置の小型化が図られる。
また、トルクセンサコネクタ46は、車両コネクタ45と同一のコネクタハウジング47及びコネクタフレーム48で構成されているので、部品点数が削減でき、コストが低減できるとともに、小型化が図られる。
また、コンデンサ30の上部が、カバー23の内側との間に、柔軟性に優れた熱伝導性シート29が装着されているので、コンデンサ30の上部の振動が抑制され、振動に対する耐力が向上し、装置の信頼性が向上する。
図9は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を示す断面図、図10は図9の制御装置20を示す分解斜視図である。
この実施の形態では、実施の形態1の電動モータ1のハウジング12と制御装置20のヒートシンク21とが一体化され、ハウジング80として構成されている。
他の構成は実施の形態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。
モータ端子Mm及びセンサコネクタ43は、ハウジング80に形成された穴80bに挿入され、モータ端子Mmは巻線端子10と接続され、センサコネクタ43は回転位置センサ6からのコネクタ(図示せず)と接続されている。
また、コネクタ44は、ハウジング80の平面部80aの反対側に取り付けられている。そして、ハウジング80には、コネクタフレーム48が取り付けられる部分に凹部80dが形成され、この凹部80dとコネクタフレーム48に接続されたコンデンサ56との隙間にシリコン接着剤66が充填され、コンデンサ56がハウジング80に固定されている。
コイル54、55及びコンデンサ56が接続されたコネクタフレーム48を、電動モータ1が組み立てられたハウジング80にネジ67で固定する。
そして、ハウジング80の溝80e及び凹部80d、コネクタフレーム48の凹部48hにそれぞれシリコン接着剤66を充填し、コネクタハウジング47をネジ68でハウジング80に固定する。
次に、フレーム40のパッド部41a、Smp、42a及びコネクタフレーム48のパッド部52b、53bと金属基板22を、アルミワイヤでワイヤボンディングにより接続し、プリコートガスケット71が予め塗布されて硬化されたカバー23をハウジング80の開口部に配置し、ハウジング80にネジ72で固定する。
最後に、電動モータ1の巻線端子10とモータ端子Mmとをネジ75で固定するとともに、回転位置センサ6からのコネクタ(図示せず)をセンサコネクタ43に嵌合して電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。
また、電動モータ1と制御装置20とが別々の場合に必要であったブラケット12a等が無く、ネジ74を締め付けるためのツールスペースを確保する必要が無いので、装置の小型化が図られる。
また、電動モータ1と制御装置20との取り付け面に、プリコートガスケット73、隙間のような熱伝導を阻害するものが無いので、金属基板22上の発熱部品の発熱が金属板24を経由して電動モータ1のハウジング80に伝導される。従って、金属基板22上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上することができる。
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、プリコートガスケット71、73を装着し、シリコン接着剤66でシールしたものとしたが、車室内装着であってもよく、この場合はプリコートガスケット71、73、シリコン接着剤66を外したものとしてもよい。
また、金属柱28a、28b、28c、28dを円柱としたが、金属柱28a、28b、28c、28dを銅の厚メッキとエッチングにより形成した場合等においては頭を切った円すい体となるので、金属柱28a、28b、28c、28dの軸方向断面が台形形状であってもよい。
また、金属基板22の金属板24をアルミニウムやAlSiC材としたが、銅等の他の金属板であってもよい。
また、回転位置センサ6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、磁気抵抗素子、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1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またはスイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)であってもよい。
Claims (45)
- 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を有するパワー本体と、
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制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記パワー本体及び前記制御本体が同じ前記金属基板の面に設けられているとともに、前記パワー本体及び前記制御本体が前記金属基板を通じて電気的に接続され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。 - 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を有するパワー本体と、
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制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクと、
前記車両の電源と電気的に接続されるパワーコネクタと、
外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタとを備え、
前記パワーコネクタ及び前記信号コネクタが、少なくとも一体に形成された1個のコネクタで構成され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。 - 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を有するパワー本体と、
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制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、
前記金属基板が固定されたヒートシンクと、
このヒートシンクと協同して内部に前記金属基板及び前記コンデンサを格納したカバーとを備え、
前記カバーが高熱伝導率の金属材料で構成されているとともに、このカバーと前記コンデンサの間に、高熱伝導の放熱材が装着され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。 - 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、
前記電動モータは、モータハウジングを有し、
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Q1〜Q6からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
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制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記モータハウジングは、前記ヒートシンクと一体に構成され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。 - 前記車両の電源と電気的に接続されるパワーコネクタと、
外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタとを備え、
前記パワーコネクタ及び前記信号コネクタが、少なくとも一体に形成された1個のコネクタで構成されていることを特徴とする請求項1、3、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。 - 前記金属基板に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、
前記ヒートシンクと協同して内部に前記金属基板及びコンデンサを格納したカバーとを備え、
前記カバーが高熱伝導率の金属材料で構成されるとともに、このカバーと前記コンデンサの間に、高熱伝導の放熱材が装着されたことを特徴とする請求項1、2、4、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。 - 前記電動モータは、モータハウジングを有し、
このモータハウジングが、前記ヒートシンクと一体に構成されていることを特徴とする請求項1、2、3、5、6の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。 - 前記金属基板は、前記半導体スイッチング素子が実装された領域において、各前記導体層間は、前記金属基板の厚さ方向に直線状に並んだパワー回路用金属柱体で接続されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記パワー回路用金属柱体は、前記半導体スイッチング素子の放熱板と対面する領域に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記パワー回路用金属柱体は、複数個に分割されたパワー回路用金属柱で構成されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記パワー回路用金属柱は、円柱形状または円筒形状であることを特徴とする請求項10に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記パワー回路用金属柱は、前記制御本体において前記導体層と接続された制御回路用金属柱よりも横断面積が大きいことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記パワー回路用金属柱は、直径が0.7mm以上に形成されており、前記制御回路用金属柱は、直径が0.4mm以下に形成されていることを特徴とする請求項12に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、実装部品とろう付けされるパッド部が前記ヒートシンクから最も離れた最外側導体層の表面に設けられ、このパッド部と、前記最外側導体層と隣接した隣接導体層とが前記制御回路用金属柱または前記パワー回路用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記パッド部の表面に凸部が設けられ、この凸部に前記実装部品がろう付けされていることを特徴とする請求項14に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記導体層が5層以上で構成されていることを特徴とする請求項1〜15の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記最外側導電層の絶縁層が他層の絶縁層よりも弾性率の小さい材料で構成されていることを特徴とする請求項14〜16の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記金属板上の放熱絶縁層が他層の絶縁層よりも熱伝導率の大きい材料で構成されていることを特徴とする請求項14〜17の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記ヒートシンクに固定するための穴が形成され、この穴の周囲では、各前記導体層間は、前記金属基板の厚さ方向に直線状に並んだ固定用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項1〜18の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、ワイヤWがワイヤボンディングにより接合されるワイヤボンディングパッド部が前記ヒートシンクから最も離れた最外側導体層の表面に形成され、このワイヤボンディングパッド部と、少なくとも前記最外側導体層と隣接した隣接導体層とがワイヤ用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項1〜19の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記ワイヤWと接続された前記ワイヤボンディングパッド部の接続部が、前記ワイヤ用金属柱または前記絶縁層に対向した領域であることを特徴とする請求項20に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記金属板がアルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項1〜21の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記ヒートシンクは、アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項1〜22の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、少なくとも前記パワー本体の周辺部が前記ヒートシンクに固定されていることを特徴とする請求項1〜23の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記金属板がアルミニウム中に炭化珪素粒子を分散させたAlSiC材で構成されていることを特徴とする請求項1〜21、23,24の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記ヒートシンクは、アルミニウム中に炭化珪素粒子を分散させたAlSiC材で構成されていることを特徴とする請求項1〜22、24、25の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記金属板の厚さが略1.4mm〜1.6mmであることを特徴とする請求項25または請求項26に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記金属基板は、前記電動モータの軸線と並行に配置されており、前記パワー本体が前記電動モータの出力側に配置され、前記制御本体が反出力側に配置されていることを特徴とする請求項1〜27の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、導電板により配線パターンを構成し、端部に端子が形成された前記導電板がインサート成形されたコネクタフレーム及びこのコネクタフレームを収納したコネクタハウジングから構成され、前記導電板には、前記半導体スイッチング素子のスイッチング時に発生するノイズの外部流出を防止する、コイル及びコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項2、5〜28の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コイルは、軸線方向に沿って切断したときの断面形状がTの字形状のコアに導線が巻回されて構成され、このコアの大径部が、前記コネクタフレームに形成された係止部に弾性的に係止されていることを特徴とする請求項29に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コイルは、前記端子に対して直角方向に挿入されて、前記導電板と接続されていることを特徴とする請求項29、30に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 複数の前記コンデンサは、前記コネクタフレームに一列に配置されて、前記導電板に接続されていることを特徴とする請求項29〜請求項31の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コンデンサは、前記導電板にTIG溶接により溶接部で接続されていることを特徴とする請求項32に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コンデンサは、前記溶接部が一直線上に配置されていることを特徴とする請求項33に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタフレーム及び前記コネクタハウジングの少なくとも一方には、前記コネクタハウジングに対して前記コネクタフレームを挿入する際の挿入を案内するガイド部が形成されていることを特徴とする請求項29〜請求項34の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、前記電動モータの反出力側に配置されていることを特徴とする請求項2、5〜35の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、前記ヒートシンクの反前記金属基板側に配置されていること特徴とする請求項2、5〜36の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、前記ヒートシンクを挟んで前記金属基板の反対側に配置されていること特徴とする請求項2、5〜37の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、前記ハンドルのトルクを検出するトルクセンサに電気的に接続されるトルクセンサコネクタを含むことを特徴とする請求項2、5〜38の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタハウジングは、前記トルクセンサコネクタのハウジングを含み、前記コネクタフレームは、前記トルクセンサコネクタのフレームを含むことを特徴とする請求項39に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記コネクタは、前記コネクタハウジングに形成され前記端子が挿入された端子被挿入部と、前記コネクタフレームに形成され前記端子が突出した端子突出部との間には、接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項29〜請求項40の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記端子被挿入部には凸部が形成され、前記端子突出部には凹部が形成され、前記凸部と前記凹部との隙間に接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項41に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記ヒートシンクは、前記コネクタフレームが取り付けられた部位に凹部が形成され、この凹部と前記コネクタフレームに接続された前記コンデンサとが対向して配置されているとともに、この凹部に接着性樹脂が充填され、前記コンデンサが前記ヒートシンクに固定されたことを特徴とする請求項29〜請求項42の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記高熱伝導の前記放熱材は、熱伝導性シートであることを特徴とする請求項3、5〜43の何れか1項に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記モータハウジングは、前記電動モータの軸線と並行な側面に平面部が形成され、この平面部に前記金属基板が配置されていることを特徴とする請求項4〜44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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