JP2009248796A - 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において、制御装置20は電動モータ出力軸2に沿って、制御基板20aとパワー基板20bを配置し、両基板の出力軸2貫通穴周囲に弾性体28と、これを保持する保持部材29により制御装置20をなし、ギヤケース13の端面に装着されたヒートシンク21とパワー基板20bを密着させることにより一体化を実現する。
【選択図】 図1
Description
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において同一、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断面図、図2は図1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、図3は図2の制御装置を示す分解斜視図、図4は図3を電動モータに組付けた斜視図、図5は電動式パワーステアリング装置全体を示す分解斜視図である。
図1において、この電動式パワーステアリング装置では、電動モータ1は、3相ブラシレスモータが用いられている。この電動モータ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を備えている。
また、両基板には電動モータ出力軸2が貫通できる穴20c、20dがあいている。この穴には、組立て前には例えば制御基板側に配設された円筒形弾性体28と、この弾性体の内周側に弾性体の位置決めを補助する保持部材29が設置されている。保持部材29は絶縁性樹脂で構成され、貫通穴20c、20dに装着できる形状で、かつ穴の円周上に延出しており(図1の29a、29b)、パワー基板20b側はパワー基板20bがはめ込みできるように係着状になっている(29b)。
まず、電動モータ1を組立てる場合、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層の電機子巻線9の巻始めはそれぞれ巻線端子に接続される。その後、巻線された固定子をヨーク17に圧入する。
次にカバー11に軸受19の外輪を固定後、軸受の内輪に回転子の出力軸2を圧入し、回転位置センサ6の回転子及びカップリング16を出力軸に圧入する。さらに、このカバー11に回転位置センサの固定子を固定する。その後、カバーに固定子が組み込まれたヨーク(図示せず)を挿入し、その後ネジ(図示せず)でカバーにヨーク17を固定する。
まず、各電極にクリーム半田を塗布した制御基板20a上にマイクロコンピュータ及びその周辺回路素子等の部品を配置し、リフロー装置を用い、制御基板を熱し、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(パワー基板)20b上に半導体スイッチング素子26及びコンデンサ27等の部品を配置し、制御基板同様にリフロー装置を用いクリーム半田を溶かし、半田付けをする。そして、接続部材の導電板24a、24b、24cの端部を半田付けしておいたチップ上にレーザー溶接して制御基板20aと金属基板20bの電気的接続をする。もちろん、この部分は、半田付けで代用しても問題無い。このとき、図3に示すように、導電板24、25、26は、金属基板と制御基板を電気的に接続するとともに可撓性のある導電板で構成しており、金属基板の電動モータ軸上の穴に配置した保持部材29で弾性体28を挟み、保持部材29の先端部の外周より一段小さくされた部分を金属基板の穴20dに挿入後、金属基板20bが抜けない程度にかしめる。保持部材29を取り付けられた金属基板20bと制御基板20aは、対向するように並行に置かれ二層構造となる。
電動モータ1側の接続用プレスフィットとコネクタ25の接続プレスフィットは、プレスフィット構造である必要はなく、通常の導電性金属ピンを基板に半田付けしてもよい。制御基板はネジ他により固着されておらず、可動性を持って保持されており半田付け部に応力が架かりにくい構造となっている。
電動モータ出力軸端にカップリング16を取り付けた後、制御装置の組付けを行ったが、カップリング16を制御装置組付け後に装着することも可能であり、この場合、貫通穴20c、20dが小径にでき両基板面積を有効に使用できる効果がある。また、弾性体28にコイルバネを用いたが、円筒状のゴムブッシュで構成することも可能である。
上記により、両基板20a、20bとヒートシンク21と装着する際にネジをなくすことが可能となり、組立て性が向上した。また保持部材29は、電動モータ出力軸2が貫通穴を覆う構造となり回転する部材による異物の制御装置への混入を防止できる効果を奏する。
また、回転位置センサ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。
なお、上記の実施の形態では、永久磁石3の極数を8極、固定子5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。
弾性体、保持部材の別の形態について、図6に基づいて説明する。実施の形態1では、弾性体、保持部材を基板の中央付近の貫通穴に1個配設したが、貫通穴に取り付けるのみでなく、両基板の各所に複数取り付けることもできる。図6は複数箇所に配置される保持部材・弾性体の1箇所を示したものである。図6(a)において、保持部材31は柱状であり、パワー基板20bには小穴をあけ、保持部材31の先端を挿入後圧縮して係着部31aを作る。しかし、パワー基板の位置が可動できるように遊嵌している。一方、制御基板側には脚部31bを有している。弾性体30は保持部材の外周に沿って取り付けられており、パワー基板20bがヒートシンク(図示せず)に押し付けられた状態を図示している。また、制御基板にも保持部材31の位置決めするための小穴があいており、脚部から延びた位置決め突出部31cが挿入される。
Claims (8)
- 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、この電動モータの回転を減速する減速機構、及び前記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おいて、
前記電動モータの出力軸側に配設され、この出力軸の周囲に前記電動モータへ電流を供給する接続端子が貫通したカバーと、
前記制御装置は、前記電動モータ出力軸と前記減速機構の間に配置され、主に前記電動モータの電流を制御する複数の半導体スイッチング素子と、前記電動モータの電流のリップルを吸収するコンデンサが搭載されたパワー基板と、主に前記ハンドルの操舵トルクに基づいて、前記半導体スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータを搭載し、前記接続端子が接続される制御基板と、両基板を接続する導電板と、両基板間に弾性体とこの弾性体を支持する保持部材と、を備え、
前記減速機構は、前記パワー基板と接触するヒートシンクを配し、前記電動モータの出力軸に沿って、前記制御装置及び減速機構の前記ヒートシンクを装着したとき、前記弾性体が前記パワー基板を前記ヒートシンクに密着される構造であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - カバーは、電動モータ出力軸を回転保持する軸受け部を有し、電動モータの接続端子はこの軸受け部周囲に配置し、前記電動モータに装着され、前記接続端子は前記カバーを貫通し、制御装置の制御基板と組付けられることを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。
- 弾性体は保持部材の内周面または外周面に配置され、保持部材はパワー基板に装着されパワー基板を遊嵌する係着部を有し、他端は制御基板に当接する脚部を有し、前記弾性体の一端は前記パワー基板と当接する構成をなすことを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。
- ヒートシンクは電動モータ出力軸が貫通する穴を配し、制御装置側の内面はパワー基板と接触する平面を有し、カバーとヒートシンクの間に制御装置を配置し、カバーとヒートシンクを固定することで制御装置を構成することを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリング装置。
- 制御装置は、電動モータ出力軸の貫通穴の周囲に弾性体及び保持部材を配置し、弾性体は前記保持部材の外周面に沿って配置され、保持部材は両基板の両貫通穴に渡り隔壁をなす円筒形状であり、一端はカバーの軸受け部に当接することを特徴とする請求項3記載の電動式パワーステアリング装置。
- 電動モータの接続端子は、一端にプレスフィット端子が形成されるとともに、制御基板の対応するスルーホールは内面にメッキがなされ、プレスフィット端子が圧入される際、円筒状保持部材により圧入応力を受けるように保持部材に脚部を有することを特徴とする請求項3または請求項5記載の電動式パワーステアリング装置。
- 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が、前記電動モータ出力軸の貫通穴の周囲に配置され、プレスフィット端子が形成され、制御基板のスルーホールにこのプレスフィット端子に圧入される際、円筒状保持部材により圧入応力を受けるように保持部材に脚部を有することを特徴とする請求項3、5、6のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
- 保持部材と弾性体は、複数個対が分離配置され、保持部材の一端はパワー基板と遊嵌された係着部を有し、他端は制御基板に挿入する突出部を有し、前記保持部材の周囲に弾性体が配置されたことを特徴とする請求項3記載の電動式パワーステアリング装置。
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