JP2010006088A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、電動モータと一体化された制御装置において、制御装置内の回路基板と、電動モータのケースとを簡単な構造で電気的に接続することにより、電磁ノイズを低減するとともに生産性向上を図る電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 この電動式パワーステアリング装置では、電動モータ１１のモータケース１７の取付け部３４を利用し、制御装置内のパワー基板部５のグランドとモータケースの取付け部３４を中継部材３６により接触させ、ネジ３５を用いて機械的・電気的に取付け部３４、中継部材３６、パワー基板部５を固定しかつ接続する。
【選択図】 図２

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おいて、特に電動モータとギヤと制御装置の一体化に関するものである。

従来、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、この電動モータを駆動制御する制御装置とを備え、この制御装置は、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、及びこの半導体スイッチング素子を駆動する駆動信号を生成するマイクロコンピュータを搭載し、電動モータに取り付けられている電動式パワーステアリング装置が知られている。制御装置、電動モータ用ハーネス、電動モータ、電動モータ巻線の経路において、電動モータ駆動のスイッチング制御により発生する高周波漏れ電流が流れる。この漏れ電流は放射性、または伝導性の電磁妨害を発生し、例えばラジオ、オーディオ機器にノイズ障害を与えることがあった。

特開２００２−１２０７３９号公報

上記電動式パワーステアリング装置の制御装置は、電動モータと制御装置が一体化され、電動モータ配線が短い距離で接続され、また半導体スイッチング素子が電動モータ配線近傍に配置されており、放射ノイズを抑制する構造となっている。しかし、電動式パワーステアリング装置の搭載場所が車室内であれば、ラジオ・オーディオ等の配線、位置関係によってはノイズ障害を発生する場合があった。

この発明は前記の問題点を解決することを課題とするものであって、電動モータと制御装置を一体化した電動モータ式パワーステアリング装置において、ノイズ発生をさらに低減しノイズ障害を抑制することを目的とする。

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一体化した電動式パワーステアリング装置において、電動モータは、導電性モータケースと、このモータケースと制御装置とを固定するための取付け部とを備え、制御装置は、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が搭載されたパワー基板部と、ハンドルの操舵トルクに基づいて、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が搭載された制御基板部と、車両側と電気的に接続するコネクタとから主に構成され、パワー基板部の半導体スイッチング素子のグランド配線は、コネクタの特定部位と接続される第１接続部と、モータケースと接続されるための第２接続部を有し、モータケースと第２接続部とを電気的に接続する接続部材を備え、この接続部材は、取付け部と第２接続部とを電気的に接続する中間部材と、取付け部を介して中間部材を固定する固定部材からなるものである。

また、この発明は、モータケースと第２接続部を接続する接続部材を備え、この接続部材は、モータケース内側に装着されるとともに第２接続部まで延出する接続端子を有し、モータケースと第２接続部を電気的に接続するものである。

この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、制御装置の電動モータ駆動用グランドとモータケースを直接、かつ簡単な構造で電気的に接続することにより、装置が発生する放射性・伝導性電磁妨害を抑制し、車載用ラジオ・オーディオ等のノイズ障害を抑制する。

実施の形態１．
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明する。なお、図中同一符号は同一、または相当の部位、部材を示している。
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回路構成図、図２は装置全体を示す断面図である。
まず図１において電気的に説明する。この電動式パワーステアリング装置では、電動モータ１１は、磁石式の回転子（図２、３０）と、固定子（図２、３１）に巻かれた３相モータ巻線１４等から構成されている。制御装置１は、ハンドルに装着されたトルクセンサ４で検出された操舵トルク、及び車速他の車両情報を出力する車両情報ユニット３からの情報が制御装置１へ入力される。また、電動モータ１１の回転出力軸（図２、３２）は、ギヤ部（図２、３３）を介してハンドルの操舵力を軽減する。制御装置１は、主に、前記各情報を入力しマイクロコンピュータ７によりハンドル操舵のためのアシスト目標トルクを演算し、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動する駆動信号を出力し、この駆動信号に従って半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動する駆動回路８からなる制御基板部６と、電動モータ１１のモータ巻線１４に駆動電流を流す半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、例えばＦＥＴが装着されたパワー基板部５から構成されている。

電動モータ１１において、モータケース１７とモータ巻線１４間に浮遊容量１５が電気的に存在する。パワー基板部５のＦＥＴＱ１〜Ｑ６のスイッチング制御により高周波電流が発生し、この高周波電流はモータ配線１６、モータ巻線１４、浮遊容量１５、電気的接続手段１０を経由してパワー基板部のグランド９へ帰還する。このグランド９は制御装置１内のグランド配線を介してコネクタ（図２、１８）のグランドピン１３を通り、最後はバッテリ２のマイナス端子１９へ戻る。

従来の装置では電気的接続手段１０が存在しないため、モータケース１７から、またはギヤ部（図２、３３）の機構部を介して車両のボディ２０とアース３８され、車両ボディ２０間に存在する浮遊容量を経由して高周波電流が流れる。パワー基板部のグランドまでの電気的経路が長く大きなループが形成され、さらには車両ボディ２０のアース電位が変動することにより電磁妨害を発生する。しかし、電気的接続手段１０を備えることで、車両ボディ２０への流れ経路を断ち、悪影響を及ぼすことなく、最短距離でパワー基板部グランド９へ帰還するので、放射性・伝導性電磁妨害を抑制することができる。

次に図２に基づき構造的に説明する。モータ１１、制御装置１、ギヤ部３３がモータ出力軸３２に沿って配置されている。制御装置１は、モータケース１７側とギヤ部３３側にそれぞれハウジング２１とカバー２２との内側に装着され、制御基板部６とパワー基板部５が分離した２層構造となっている。また、図示はないが両基板を接続する電気配線が存在する。モータケース１７の一部には制御装置１、またはギヤ部３３に装着するための取付け部３４が配設されている。モータケース１７は、導電部材例えば鉄製であり、取付け部３４にはネジ３５が挿入され、ネジ３５はパワー基板部５との中継部材３６に螺合している。この中継部材３６も導電部材、例えば銅製となっている。

一方、パワー基板部５にはＦＥＴ（図１、Ｑ１〜Ｑ６）が搭載されており、これらＦＥＴの放熱性のために金属基板である。ＦＥＴＱ４〜Ｑ６のグランド配線は最終的に中継部材３６の挿入された穴付近まで伸ばされ、このグランド配線と中継部材３６とを電気的・機械的に固定するために銅製ナット３７を用いる。また、図示はないが、このグランド配線はコネクタ１８のグランドピン（図１、１３）に接続されている。コネクタ１８のグランドピンとの接続部が第１接続部、パワー基板部の中継部材３６と接触しているグランド配線が第２接続部に相当する。またナット３７と中継部材３６とネジ３５により接続部材を構成し、ネジ３５が固定部材、中継部材３７とナット３７が中間部材に相当する。
以上によりグランド９はナット３７、中継部材３６、ネジ３５、モータケース１７と電気的に接続されている。

さらにパワー基板部５自体を固定するため、及び放熱性のためにハウジング２１に当接し、このハウジング２１は例えばアルミ製で、モータケース１７と当接している。パワー基板部５は結果的にモータケース１７に機械的に固定される。そのためＦＥＴの発熱は、パワー基板部５、ハウジング２１、モータケース１７と伝導されるので、放熱性が向上できる。さらに制御基板部６側のカバー２２はギヤ部３３と装着されるため例えばアルミ製で製造される。この場合カバー２２も放熱に寄与することも可能である。

以上のようにモータケースの取付け部を利用し、ＦＥＴの搭載されているパワー基板部までの中間部材を介してグランドを機械的・電気的に、また簡単に接続することができた。パワー基板部５がモータ１１により近い側に配置されており、グランド接続経路も直線的でより短縮できる。
なお、制御基板部６とパワー基板部５は１枚の基板で、部分的にパワー部分と制御部分と分離されているものであっても同様な構造を取ることは簡単である。
また、モータケースの取付け部にネジ３５を使用したが、ネジに固執するものではなく導電性部材であって、かつモータケース１１と中継部材３６とを固定する固定部材であればよい。

さらにナット３７と中継部材３６は、別体として説明したが一体であってもよい。この場合ナット（３７）部の底面とパワー基板部５との接触でグランドを確保し、中継部材部（３６）はパワー基板部５をはさみ込むことなく、モータケース１７内側と接触することによりグランドが接続されることになる。この場合、固定部材３５はモータケース１７と中継部材（３６）との固定するための部材であり、導電性はなくてもよい。
さらにまた、グランド配線は第１接続部と第２接続部までを同一の太さで配線するのではなく、ＦＥＴＱ４〜Ｑ６のソースから第１接続部までは制御電流が流れるため太く配線し、一方第２接続部までは細い配線とすることが可能であり、基板の面積を有効に使用できる。

実施の形態２．
次に実施の形態２について図３に基づき説明する。図３の構造における電気回路図は図１と同一である。モータ１１は、図２と同様に回転子、固定子（共に図示せず）をモータケース１７に内蔵している。制御装置１は、パワー基板部５と制御基板部６からなり、これら基板部を内蔵するためのハウジング２１とカバー２２を有している。モータ１１は、ハウジング２１にモータ出力軸３２を中央に配置して、ネジ２７留めされている。またギヤ部（図２、３３）と固定されるカバー２２は、制御装置１を内蔵してハウジング２１と共締めされる。制御装置１は、両基板部を電気的に接続するための電気配線２３を有している。また車両側との電気接続のためのコネクタ１８が両基板に接続固定されている。

モータ１において、グランド接続用の接続部材２４がモータケース１７の内側に装着されている。この接続部材２４は、導電体例えばりん青銅板製で、モータケース１７と密着する円筒形部２４ａと、延出した接続端子部２４ｂからなっている。円筒形部２４ａはモータケース１７の内側、内周面に密着できるように弾力性を持つために一部が欠けた円筒形をなしている。また接続端子部２４ｂは円筒形部２４ａよりモータ出力軸方向にパワー基板部５まで延出されている。

この接続端子部２４ｂは、ハウジング２１の穴２５を貫通し、さらにパワー基板部５の穴２６も貫通してパワー基板部５の部品搭載面の穴（図示せず）に挿入されている。この挿入穴はグランドパターンが接続され、第２接続部をなしている。これにより、制御装置のグランドと接続部材２４が電気的に接続され、さらにはモータケース１７とも接続されることになった。なお、接続端子部２４ｂとパワー基板部５とはいわゆるスナップフィットで接続されてもよいし、またハンダ付けで接続されてもよい。また、円筒形部２４ａはモータケース１７に溶接してもよい。

実施の形態３．
次に実施の形態３について図４に基づき説明する。実施の形態１の図１との差異はコンデンサ２８である。制御装置内の電気的接続手段１０において、ＦＥＴＱ４〜Ｑ６のクランド９とモータケース１７との接続の間にカップリングコンデンサ２８を介している。これにより高周波電流の内交流成分は流し、直流電流は流さないようにしている。なお、このコンデンサ２８は、パワー基板部５のグランド上にモータ側グランドの電気的接続手段１０の配置された場所の近傍、つまり第２接続部近傍に配置されている。

また、ＦＥＴＱ４〜Ｑ６のグランドと第２接続部までのグランド配線は、コネクタピンの第１接続部までの配線と比較して細くできる。これは直流電流が流れるのではなく交流分のみ流すようにしているためであり、大電流が流れることがなく、これにより基板面積を有効に使用できる効果もある。また、大電流が流れないので、たとえコネクタのグランドピンの配線が接触不良を起こした場合であっても、このカップリングコンデンサ２８を擁するグランド配線が溶断する恐れもない。

以上説明したように、この電動式パワーステアリング装置によれば、モータ側グランドと制御装置のモータ駆動部のグランドを接続することにより、この装置が発生する放射性・伝導性電磁妨害を抑制しノイズ障害を抑えることができる。また、この接続部材は簡単な構成で成し遂げられるので、装置の生産性を向上することができる。

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回路構成図である。 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を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る電動式パワーステアリング装置を示す回路構成図である。

符号の説明

１ 制御装置、５、パワー基板部、６ 制御基板部、７ マイクロコンピュータ、８ 駆動回路、９ グランド、１０ 電気的接続手段、１１ 電動モータ、１４ モータ巻線、１５ 浮遊容量、１７ モータケース、２４ 接続部材、３４ 取付け部、３６ 中継部材

Claims (4)

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一体化した電動式パワーステアリング装置において、
   前記電動モータは、導電性モータケースと、このモータケースと前記制御装置とを固定するための取付け部とを備え、
   前記制御装置は、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が搭載されたパワー基板部と、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が搭載された制御基板部と、車両側と電気的に接続するコネクタとから主に構成され、前記パワー基板部の前記半導体スイッチング素子のグランド配線は、前記コネクタの特定部位と接続される第１接続部と、前記モータケースと接続されるための第２接続部を有し、
   前記モータケースと前記第２接続部を接続する接続部材を備え、この接続部材は、前記取付け部と前記第２接続部とを電気的に接続する中間部材と、取付け部を介して前記中間部材を固定する固定部材からなることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 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一体化した電動式パワーステアリング装置において、
   前記電動モータは、導電性モータケースを備え、
   前記制御装置は、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が搭載されたパワー基板部と、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が搭載された制御基板部と、車両側と電気的に接続するコネクタとから主に構成され、前記パワー基板部の前記半導体スイッチング素子のグランド配線は、前記コネクタの特定部位と接続される第１接続部と、前記モータケースと接続されるための第２接続部を有し、
   前記モータケースと前記第２接続部を接続する接続部材を備え、この接続部材は、前記モータケース内側に装着されるとともに前記第２接続部まで延出する接続端子を有し、前記モータケースと前記第２接続部を電気的に接続することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
3. 制御装置はハウジングに装着され、パワー基板部の少なくとも一部はこのハウジングに当接するとともに、このハウジングはモータケースに固定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動式パワーステアリング装置。
4. パワー基板部のグランド配線の途中にコンデンサを搭載したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。

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