JP3522516B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP3522516B2
JP3522516B2 JP33653197A JP33653197A JP3522516B2 JP 3522516 B2 JP3522516 B2 JP 3522516B2 JP 33653197 A JP33653197 A JP 33653197A JP 33653197 A JP33653197 A JP 33653197A JP 3522516 B2 JP3522516 B2 JP 3522516B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モータ駆動素
子、駆動回路基板、及び制御回路基板をコントローラー
ケースに収納してなる電動パワーステアリング装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】モータ駆動素子、駆動回路基板、及び制
御回路基板をコントローラーケースに収納した電動パワ
ーステアリング装置としては、例えば、特開平8−11
730号に開示されたものが知られている。この電動パ
ワーステアリング装置では、コントローラーケースをア
ルミ製のギヤケースに一体に形成している。そして、駆
動回路と制御回路とを一枚の基板に構成して、この基板
をコントローラーケース内に収納している。また、モー
タ駆動素子を、コントローラーケース内のギヤケース壁
に密着させて固定している。
【0003】この従来例の電動パワーステアリング装置
では、発熱量の大きなモータ駆動素子をアルミ製のギヤ
ケースに密着させて固定したので、その熱をギヤケース
を介して放熱させることができる。したがって、比較的
に熱に弱い制御回路を、同じコントローラーケース内に
収納することが可能となり、電動パワーステアリング装
置のコンパクト化を図ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例の電動パワ
ーステアリング装置では、モータ駆動素子の熱のほとん
どはギヤケースを介して放熱させられるが、それでもな
お、モータ駆動素子の周辺が高温となってしまうことも
ある。そして、コントローラーケース内では、その熱が
直接的に基板に伝わるので、基板をできるだけモータ駆
動素子から離さなければならず、コントローラーケース
が横方向に大きくなってしまう。また、制御回路と駆動
回路とを一枚の基板に構成したので、当然ながら、その
面積は大きくなってしまう。そのため、コントローラー
ケースにもその基板を収納するだけのスペースが必要と
なり、コントローラーケースが横方向に大きくなってし
まう。
【0005】このようにしてコントローラーケースが横
方向に大きくなると、電動パワーステアリング装置全体
が大型化してしまう。しかも、コントローラーケースの
取り付け面積を広く確保しなければならないので、その
取り付け位置が限定されてしまう。この発明の目的は、
熱対策をしつつ、コントローラーケースを小さくして、
さらなるコンパクト化を図ることのできる電動パワース
テアリング装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、アシスト力
を付与する電動モータと、電動モータに流すモータ電流
の流れ方向を切換えるモータ駆動素子と、電源とモータ
駆動素子と電動モータとの接続経路を構成した駆動回路
基板と、モータ駆動素子を制御する制御回路を構成した
制御回路基板とを備え、上記モータ駆動素子、駆動回路
基板、及び制御回路基板を、コントローラーケースに収
納してなる電動パワーステアリング装置を前提とする。
そして、第1の発明は、アルミ製のコントローラーケー
スの一面に、上記モータ駆動素子を密着させて固定
このモータ駆動素子上にスペーサを介して上記駆動回路
基板を載置し、さらに、この駆動回路基板上にスペーサ
を介して上記制御回路基板を載置する構成にし、上記モ
ータ駆動素子と上記駆動回路基板と上記制御回路基板と
にネジを貫通させ、このネジを上記コントローラーケー
スの一面に組み付ける構成にするとともに、上記駆動回
路基板に接続経路を構成するブスバーを設け、ブスバー
を駆動回路基板に対して起立させる構成にした点に特徴
を有する。
【0007】第2の発明は、第1の発明において、駆動
回路基板の接続経路にコンデンサを接続し、このコンデ
ンサを駆動回路基板上に寝かせる構成にし、この寝かせ
た状態にあるコンデンサを駆動回路基板と制御回路基板
とで挟み込むとともに、駆動回路基板に対して起立させ
た少なくとも一対のブスバー間に上記コンデンサを挟み
込む構成にした点に特徴を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】図1〜5に、この発明の電動パワ
ーステアリング装置の一実施例を示す。図1に示すよう
に、ステアリングホイールWに連係するピニオン軸1
を、アルミ製のピニオンケース2に収納している。ま
た、両端に図示しない車輪が連係するラック軸3を、ア
ルミ製のラックケース4に収納している。そして、これ
らピニオンケース2とラックケース4とを一体成形する
とともに、その内部で、ピニオン軸1のピニオンとラッ
ク軸3のラックとをかみ合せている。
【0009】また、ラックケース4には、ピニオンケー
ス2とは別の箇所で、電動モータMを斜めにして取り付
けている。そして、電動モータMの出力軸5に設けたウ
ォーム6を、ラック軸3に連係させたウォームホイール
7にかみ合せている。したがって、電動モータMが回転
すると、その回転力が、これらウォーム6及びウォーム
ホイール7を介してラック軸3に伝えられる。
【0010】さらに、ラックケース4上には、アルミ製
のコントローラーケースCをネジ8によって固定してい
る。そして、このコントローラーケースCを、ラックケ
ース4と電動モータMとの間のスペースに位置させてい
る。このようにした電動パワーステアリング装置では、
ステアリングホイールWを切ると、トルクセンサ9等か
らの信号に応じて、コントローラーケースC内のコント
ローラーが電動モータMにモータ電流を流す。そして、
電動モータMが駆動して、車輪の転舵にアシスト力を付
与することになる。
【0011】図2に、電動パワーステアリング装置の回
路図を示す。駆動回路10は、4つのモータ駆動素子1
1L、11R、12L、12Rが接続するブリッジ回路
を構成している。そして、このブリッジ回路のプラス側
をリレー13を介して電源であるバッテリBATに接続
し、マイナス側をアースさせている。モータ駆動素子
は、一対のプラス側モータ駆動素子11L、11Rと、
一対のマイナス側モータ駆動素子12L、12Rとから
なる。そして、プラス側モータ駆動素子11Lとマイナ
ス側モータ駆動素子12Rとの間に、モータ接続経路1
4を介して電動モータMの一方の側を接続し、かつ、プ
ラス側モータ駆動素子11Rとマイナス側モータ駆動素
子12Lとの間に、モータ接続経路15を介して電動モ
ータMの他方の側を接続している。
【0012】これらモータ駆動素子11L、11R、1
2L、12Rは、CPUを備えた制御回路16によって
オン・オフ制御されている。例えば、トルクセンサ9等
からの信号に応じて、制御回路16が、プラス側モータ
駆動素子11Lとマイナス側モータ駆動素子12Lをオ
ンにして、プラス側モータ駆動素子11Rとマイナス側
モータ駆動素子12Rをオフにしたとする。この場合、
モータ電流は、プラス側モータ駆動素子11L→モータ
接続経路14→電動モータM→モータ接続経路15→マ
イナス側モータ駆動素子12Lを流れるので、電動モー
タMが一方の方向に回転する。逆に、制御回路16が、
プラス側モータ駆動素子11Rとマイナス側モータ駆動
素子12Rをオンにして、プラス側モータ駆動素子11
Lとマイナス側モータ駆動素子12Lをオフにすると、
電動モータMは他方の方向に回転する。
【0013】なお、電動モータMに大電流が流れた場
合、バッテリBATからモータ駆動素子11L、11R、
12L、12Rまでの回路抵抗による電圧降下が生じる
ことがある。そこで、ブリッジ回路と並列に、電荷を蓄
えるためのコンデンサ17を接続している。そして、コ
ンデンサ17があれば、瞬間的に大電流が流れても電圧
降下することがなくモータ駆動素子11L、11R、1
2L、12Rに電流を流すことができ、電動モータMの
応答遅れを防止することができる。また、検出抵抗1
8、19を接続し、電流を検出している。そして、異常
電流が流れたときに、リレー13をオフにして、マニュ
アルステアリングに切換えるようにしている。
【0014】上記モータ駆動素子11L、11R、12
L、12R、駆動回路10、及び制御回路16が相まっ
て、コントローラーを構成する。そして、このコントロ
ーラーを、図3に示すようにして、コントローラーケー
スCに収納している。具体的には図示しないが、制御回
路16のCPU等を、制御回路基板20に構成してい
る。そして、この制御回路基板20の隅付近には、4つ
のネジ孔を形成している。
【0015】また、詳しくは後述するが、駆動回路10
のブリッジ回路等を、駆動回路基板21に構成してい
る。そして、図3(a)に示すように、円柱状のコンデン
サ17を金属線22を介して駆動回路基板21に取り付
けるが、その金属線22を曲げて、コンデンサ17を駆
動回路基板21上に寝かせている。さらに、制御回路基
板20と同じように、この駆動回路基板21の隅付近に
も、4つのネジ孔を形成している。
【0016】そして、駆動回路基板21の上に、4つの
スペーサ23を介して制御回路基板20を載せている。
これらスペーサ23は、絶縁性を有する筒部材であり、
各スペーサ23が、制御回路基板20のネジ孔と駆動回
路基板21のネジ孔とにちょうど連通するようにしてい
る。このとき、寝かせた状態にある円柱状のコンデンサ
17を、図4に示すように、駆動回路基板21と制御回
路基板20とで挟み込んでいる。
【0017】さらに、駆動回路基板21の下面には、同
じく筒部材からなるスペーサ23を介して、モータ駆動
素子11L、11R、12L、12Rを設けている。こ
れらモータ駆動素子11L、11R、12L、12Rに
も、ネジ孔を形成している。そして、各スペーサ23
が、駆動回路基板21のネジ孔とモータ駆動素子11
L、11R、12L、12Rのネジ孔とにちょうど連通
するようにしている。この状態で、制御回路基板20側
から、4つのネジ孔にそれぞれネジ24を挿入すると、
これらネジ24は、制御回路基板20、駆動回路基板2
1、及び各モータ駆動素子11L、11R、12L、1
2Rを貫通する。したがって、ネジ24を介して、これ
らモータ駆動素子11L、11R、12L、12R、駆
動回路基板21、及び制御回路基板20が一体化するこ
とになる。
【0018】このようにして一体化したモータ駆動素子
11L、11R、12L、12R、駆動回路基板21、
及び制御回路基板20をコントローラーケースCに収納
するのであるが、このコントローラーケースCの底面に
は、図3(b)に示すように、上記ネジ24に対応するネ
ジ孔43を形成している。そして、各モータ駆動素子1
1L、11R、12L、12Rから突出するネジ24の
先端をそれぞれネジ孔43に組み付けて、これらモータ
駆動素子11L、11R、12L、12R、駆動回路基
板21、及び制御回路基板20をコントローラーケース
Cの底面に固定している。この状態では、モータ駆動素
子11L、11R、12L、12Rが、コントローラー
ケースCの底面に密着することになる。以上述べたよう
にモータ駆動素子11L、11R、12L、12R、駆
動回路基板21、及び制御回路基板20をコントローラ
ーケースCに収納したら、図示しない蓋を被せればよ
い。
【0019】図5には、上記駆動回路基板21を具体的
に示す。駆動回路基板21には、図2で説明した接続経
路がプリント配線されているが、そのプリント配線に重
ねてブスバーを設けている。プリント配線だけの場合、
接続経路の抵抗が大きくなるので、大電流を流すと発熱
し、ときには断線してしまうこともある。それに対し
て、ブスバーを設ければ、プリント配線だけの場合に比
べ、接続経路の抵抗を小さくできる。したがって、大電
流を流しても、発熱を抑えることができ、断線するよう
なこともなくなる。
【0020】駆動回路基板21の図面上端部には、短辺
に平行に配置したプレート状の第1ブスバー25を設け
ている。この第1ブスバー25は、図2の回路でいう第
1接続経路26を構成するものである。また、第1ブス
バー25の隣には、プレート状の第2ブスバー27を設
けている。この第2ブスバー27は、図2の回路でいう
第2接続経路28を構成するものである。そして、この
第2ブスバー27を、リレー13を介して第1ブスバー
25に接続している。
【0021】駆動回路基板21の中央には、上記第2ブ
スバー27側に、プレート状のプラス側ブスバー29を
設けている。このプラス側ブスバー29は、図2の回路
でいうプラス側接続経路30を構成するものである。そ
して、このプラス側ブスバー29を、前述した検出抵抗
18を介して第2ブスバー27に接続している。また、
駆動回路基板21の中央には、上記プラス側ブスバー2
9と同一直線上に、プレート状のマイナス側ブスバー3
1を設けている。このマイナス側ブスバー31は、図2
の回路でいうマイナス側接続経路32を構成するもので
ある。そして、ここでは、このマイナス側ブスバー31
を、基板21に設けたネジ35に接触させて、このネジ
35をアースとして利用している。
【0022】さらに、上記プラス側ブスバー29及びマ
イナス側ブスバー31を挟んで、一対のモータ接続用ブ
スバー33、34を設けている。これらモータ接続用ブ
スバー33、34は、それぞれ、図2の回路でいうモー
タ接続経路14、15を構成するものである。これらモ
ータ接続用ブスバー33、34は、他のブスバーと異な
り、接続片33L、33R、34L、34Rだけを基板
21上に残して、基板21に対して起立させている。
【0023】一般的に、ブスバーの面積を大きくすれ
ば、それだけ抵抗値を小さくできるので、大電流を流せ
るようになる。ところが、プレート状のブスバーを基板
21に重ねて使用した場合、その面積を大きくしようと
しても、基板21上の他の接続経路等の制約を受けるた
め、基板21自体も大きくしなければならなくなる。そ
れに対して、ブスバーを起立させておけば、面積を大き
くするのに、その高さを高くすればよいので、基板21
上の他の接続経路等の制約を受けることがない。そこ
で、この実施例では、特に大電流が流れるモータ接続経
路14、15を、起立させたモータ接続用ブスバー3
3、34で構成することにしている。
【0024】なお、この駆動回路基板21の裏面には、
モータ駆動素子11L、11R、12L、12Rを設け
ているが、そのうち、プラス側モータ駆動素子11L
を、プラス側ブスバー29の接続片29L及びモータ接
続用ブスバー33の接続片33Lに接続し、また、プラ
ス側モータ駆動素子11Rを、プラス側ブスバー29の
接続片29R及びモータ接続用ブスバー34の接続片3
4Rに接続している。同様に、マイナス側モータ駆動素
子12Rを、マイナス側ブスバー31の接続片31R及
びモータ接続用ブスバー33の接続片33Rに接続し、
また、マイナス側モータ駆動素子12Lを、マイナス側
ブスバー31の接続片31L及びモータ接続用ブスバー
34の接続片34Lに接続している。
【0025】また、上記プラス側ブスバー29とマイナ
ス側ブスバー31とには、前述したコンデンサ17を接
続している。そして、図4に示すように、この円柱状の
コンデンサ17を駆動回路基板21上で寝かせるととも
に、起立させた一対のモータ接続用ブスバー33、34
間で挟み込んでいる。つまり、円柱状のコンデンサ17
は、その上下方向に基板20、21によって挟まれ、左
右方向にブスバー33、34によって挟まれている。し
たがって、このコンデンサ17をしっかり支持すること
ができ、車両の走行振動等によって、いずれの方向に動
くのも防ぐことができる。
【0026】上記一対のモータ接続用ブスバー33、3
4のうち、図面右側のモータ接続用ブスバー34の端部
を、駆動回路基板21に水平にしたプレート状にしてい
る。そして、このプレート状部分36を、基板21の側
辺から突出させている。また、駆動回路基板21の図面
左下端部には、第3ブスバー37を設けている。この第
3ブスバー37は、図2の回路でいう第3接続経路38
を構成するものである。そして、この第3ブスバー37
を、検出抵抗19を介して図面左側のモータ接続用ブス
バー33に接続するとともに、この第3ブスバー37の
端部を、プレート状部分39として基板21の側辺から
突出させている。
【0027】これらプレート状部分36、39は、図3
に示すように、駆動回路基板21をコントローラーケー
スCに収納するとき、コントローラーケースCの側面に
形成した孔40から外部に突出させている。そして、具
体的には図示しないが、電動モータMに接続するリード
線41(図1参照)に一対のスリットを形成しておき、こ
れらスリットに上記プレート状部分36、39を挿入し
ている。なお、この実施例では、第1ブスバー25の端
部も、プレート状部分42として基板21の側辺から突
出させている。そして、上記と同様にして、バッテリBA
Tに接続している。
【0028】以上述べた実施例の電動パワーステアリン
グ装置によれば、発熱量の大きなモータ駆動素子11
L、11R、12L、12Rを、アルミ製のコントロー
ラーケースCの底面に密着させて固定したので、その熱
をコントローラーケースC→ピニオンケース2及びラッ
クケース4を介して放熱させることができる。したがっ
て、比較的に熱に弱い制御回路16を、同じコントロー
ラーケースC内に収納することが可能となり、電動パワ
ーステアリング装置のコンパクト化を図ることができ
る。しかも、モータ駆動素子11L、11R、12L、
12R、駆動回路基板21、及び制御回路基板20を積
み重ねてコントローラーケースCに収納するので、コン
トローラーケースCを横方向に小さくすることができ
る。したがって、その取り付け面積も小さくてすみ、コ
ントローラーケースCを任意の場所に位置させることが
できる。
【0029】さらに、コントローラーケースC内では、
モータ駆動素子11L、11R、12L、12Rと制御
回路基板20との間に駆動回路基板21が位置するの
で、この駆動回路基板21が遮熱板として機能する。つ
まり、モータ駆動素子11L、11R、12L、12R
の周辺が高温となったとしても、駆動回路基板21があ
るので、その熱が制御回路基板20側に直接的に伝わら
ない。したがって、コントローラーケースC内で制御回
路基板20をモータ駆動素子11L、11R、12L、
12R側に近づけることができ、コントローラーケース
Cを小さくして、電動パワーステアリング装置のさらな
るコンパクト化を図ることができる。
【0030】
【発明の効果】第1の発明によれば、発熱量の大きなモ
ータ駆動素子を、アルミ製のコントローラーケースの底
面に密着させて固定したので、その熱をコントローラー
ケースを介して放熱させることができる。したがって、
比較的に熱に弱い制御回路を、同じコントローラーケー
ス内に収納することが可能となり、電動パワーステアリ
ング装置のコンパクト化を図ることができる。しかも、
モータ駆動素子、駆動回路基板、及び制御回路基板を積
み重ねてコントローラーケースに収納するので、コント
ローラーケースを横方向に小さくすることができる。し
たがって、その取り付け面積も小さくてすみ、コントロ
ーラーケースを任意の場所に位置させることができる。
【0031】また、コントローラーケース内では、モー
タ駆動素子と制御回路基板との間に駆動回路基板が位置
するので、この駆動回路基板が遮熱板として機能する。
つまり、モータ駆動素子の周辺が高温となったとして
も、駆動回路基板があるので、その熱が制御回路基板側
に直接的に伝わらない。したがって、コントローラーケ
ース内で制御回路基板をモータ駆動素子側に近づけるこ
とができ、コントローラーケースを小さくして、電動パ
ワーステアリング装置のさらなるコンパクト化を図るこ
とができる。
【0032】さらに、モータ駆動素子、駆動回路基板、
及び制御回路基板を、一つのネジでコントローラーケー
スの一面に固定するの、部品数を少なくするととも
に、その取り付けを簡単に行うことができる。さらにま
た、接続経路をブスバーで構成することで、その抵抗を
小さくできる。したがって、大電流を流しても、発熱を
抑えることができ、断線するようなこともなくなる。し
かも、ブスバーの面積を確保するのに、そのブスバーを
起立して高さを高くすればよいので、駆動回路基板上の
他の接続経路等の制約を受けることがない。第2の発明
によれば、第1の発明において、一般的に円柱状となっ
ているコンデンサを寝かせたので、駆動回路基板と制御
回路基板との間隔を小さくして、コンパクトにすること
ができる。しかも、これら基板を利用してコンデンサを
挟み込めば、車両の走行振動等によってコンデンサが上
下方向に動いてしまうのを防ぐことができる。
【0033】そのうえ、起立したブスバーを利用してコ
ンデンサを挟み込んだので、車両の走行振動等によって
コンデンサが左右方向に動いてしまうのを防ぐことがで
きる。つまり、コンデンサは、その上下方向に駆動回路
基板と制御回路基板とによって挟まれ、左右方向にブス
バーによって挟まれている。したがって、このコンデン
サは、しっかり支持されているので、車両の走行振動等
によって、いずれの方向に動くのも防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の電動パワーステアリング装置を示す
外観図で、(a)が側面図で、(b)が正面図である。
【図2】電動パワーステアリング装置の回路図である。
【図3】(a)が、モータ駆動素子11L、11R、12
L、12R、駆動回路基板21、及び制御回路基板20
からなるコントローラーを示す斜視図で、(b)が、コン
トローラーケースCを示す斜視図である。
【図4】コンデンサ17の取り付け状態を示す図であ
る。
【図5】駆動回路基板21を示す図である。
【符号の説明】
M 電動モータ C コントローラーケース 10 駆動回路 11L、11R プラス側モータ駆動素子 12L、12R マイナス側モータ駆動素子 16 制御回路 17 コンデンサ 20 制御回路基板 21 駆動回路基板 23 スペーサ 24 ネジ 29 プラス側ブスバー 31 マイナス側ブスバー
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 H05K 1/14 B62D 5/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アシスト力を付与する電動モータと、電
    動モータに流すモータ電流の流れ方向を切換えるモータ
    駆動素子と、電源とモータ駆動素子と電動モータとの接
    続経路を構成した駆動回路基板と、モータ駆動素子を制
    御する制御回路を構成した制御回路基板とを備え、上記
    モータ駆動素子、駆動回路基板、及び制御回路基板を、
    コントローラーケースに収納してなる電動パワーステア
    リング装置において、アルミ製のコントローラーケース
    の一面に、上記モータ駆動素子を密着させて固定
    モータ駆動素子上にスペーサを介して上記駆動回路基
    板を載置し、さらに、この駆動回路基板上にスペーサを
    介して上記制御回路基板を載置する構成にし、上記モー
    タ駆動素子と上記駆動回路基板と上記制御回路基板とに
    ネジを貫通させ、このネジを上記コントローラーケース
    の一面に組み付ける構成にするとともに、上記駆動回路
    基板に接続経路を構成するブスバーを設け、ブスバーを
    駆動回路基板に対して起立させる構成にしたことを特徴
    とする電動パワーステアリング装置。
  2. 【請求項2】 駆動回路基板の接続経路にコンデンサを
    接続し、このコンデンサを駆動回路基板上に寝かせる構
    成にし、この寝かせた状態にあるコンデンサを駆動回路
    基板と制御回路基板とで挟み込むとともに、駆動回路基
    板に対して起立させた少なくとも一対のブスバー間に上
    記コンデンサを挟み込む構成にしたことを特徴とする請
    求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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