JP3638269B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電動式パワーステアリング装置を装着した車両では、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。
【0003】
図12は電動モータとしてブラシレスモータを使用した電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
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1と、この電動モータ1の駆動を制御する制御装置6と、電動モータ1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6と電動モータ1とを電気的に接続したモータコネクタ15と、バッテリ4と制御装置6とを電気的に接続したパワーコネクタ16と、電動モータ1およびトルクセンサ5と制御装置6とを電気的に接続した信号コネクタ17とを備えている。
【0004】
上記電動モータ1は、固定子(図示せず)に3相接続された電機子巻線2と、回転子(図示せず)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6は、電動モータ1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、モータ電流IMを補助トルクの大きさおよび方向に応じて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、電磁ノイズを除去するためのコイル11と、制御回路12とを備えている。
【0005】
上記制御回路12は、シャント抵抗器8の一端を介して電動モータ1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およ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とを含み、この制御回路13は、駆動回路14を介してブリッジ回路10を制御するための駆動信号をブリッジ回路10へ出力するようになっている。
また、図示していないが、マイクロコンピュータ13は、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。
【0006】
図13は図12に示した回路構成を示す電動式パワーステアリング装置の要部平断面図である。なお、図面の煩雑さを防ぐために、周辺回路素子、配線パターンおよび導電線等を省略し、代表的な回路要素のみを示す。
図において、シールド板およびヒートシンクの機能を兼ねた箱型の金属フレーム18の底面上に絶縁プリント基板19が載置されている。金属フレーム18の内側面の一端面には例えばアルミニウム製のヒートシンク20が接合されている。
絶縁プリント基板19には、コンデンサ7、シャント抵抗器8、コイル11およびマイクロコンピュータ13等が載置されている。また、絶縁プリント基板19上には、大電流に専用に対応するために、上記配線パターンとは別に、幅および厚さが大きい導電板21a〜21eが配設されている。また、ヒートシンク20の端面には半導体スイッチング素子Q1〜Q6が固定されている。
【0007】
次に、上記構成の電動式パワーステアリング装置の動作について説明する。
マイクロコンピュータ13は、トルクセンサ5から操舵トルクおよび回転位置センサ3から電動モータ1の回転子の回転位置を取り込むとともに、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および補助トルクに相当する電流制御量を生成し、駆動回路14に入力する。駆動回路14は、回転方向指令およ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16、コイル11、ブリッジ回路10、モータコネクタ15および外部配線を介して電動モータ1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。
【0008】
このとき、モータ電流IMは、シャント抵抗器8および電流検出手段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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記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IM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6は、電動モータ1およびバッテリ4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。
従って、制御装置6と電動モータ1とを接続する長い配線が複数本必要となり、コストが高くなるとともに車両の重量も増大してしまうという問題点があった。
また、配線が長くなれば電力ロスも大きくなるとともに、PWM駆動による放射ノイズも大きくなり、この放射ノイズが大きくなると、他の制御機器が誤動作したり、ラジオにノイズが入るという問題点があった。
【0010】
また、制御装置6において、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は、モータ電流IMの大きさに対応して大型化するとともに、複数個を並列接続して、オン時およびPWMスイッチング時の発熱を抑制する必要があり、半導体スイッチング素子Q1〜Q6からの発熱の放熱性を良くするために、ヒートシンク20を大型化しなければならない。また、パワーコネクタ16の端子から、コイル11、ブリッジ回路10およびシャント抵抗器8を経由したグランドまでの配線パターンの長さ、並びにブリッジ回路10からモータコネクタ15までの配線パターンの長さは、モータ電流IMの大電流化に比例して、各電子部材が大きくなり、物理的に長くしなければならない。
この結果、制御装置6のサイズが大型化し、また各配線パターンでの電圧降下によりモータ電流IMが減少したり、発熱により配線パターンの耐久性が低下するといった問題点があった。
【0011】
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、PWM駆動による放射ノイズによる影響を少なくでき、コストダウンや重量低減および大出力化を可能にする等の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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、制御装置は、ハンドルに対して補助するトルクに応じて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、電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出している。
【0013】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーは、電動モータの軸線方向と平行に固定されているとともに、モータ端子は上記電動モータ内に挿入されて上記電動モータと電気的に接続されている。
【0014】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーおよびハウジングは、高熱伝導率の金属材料で構成されている。
【0015】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、材質がアルミニウムである。
【0016】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーおよびハウジングは、面に放熱フィンが形成されている。
【0017】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーは、内側および外側の面にそれぞれ放熱フィンが形成されている。
【0018】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、内側の放熱フィンおよび外側の放熱フィンは電動モータの径方向から視たときにカバーの平面方向においてずれている。
【0019】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーの内側および外側の放熱フィンのピッチは、内側のピッチが外側のピッチより大である。
【0020】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、パワーコネクタおよび上記信号コネクタは、絶縁性樹脂で一体成型されたコネクタである。
【0021】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、コネクタは、パワーコネクタの端子および信号コネクタの端子がハウジングに形成された穴に外側から挿入されて、上記ハウジングの外側に固定されているハウジング側コネクタである。
【0022】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、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は接着性樹脂が充填されている。
【0023】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、大電流基板は、パワーコネクタに接続される導電板が並列で略中央に配設され、上記導電板を挟んでモータ端子の反対側にコンデンサが配設されている。
【0024】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、導電板は、パワーコネクタの端子と溶接で接続されている。
【0025】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、ブリッジ回路と電動モータとを接続する経路の少なくとも一つの経路に、モータ端子を通じて上記電動モータに供給される電流を開閉するスイッチ手段が配設されている。
【0026】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、電動モータは、3相ブラシレスモータであり、この3相ブラシレスモータとブリッジ回路とを接続する3つの並列経路のうち、少なくとも2つの経路にスイッチ手段が配設されている。
【0027】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、スイッチ手段は、3つの並列経路のうちの両外側の2つの経路に配設されている。
【0028】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、スイッチ手段は、経路と溶接接続されており、かつその溶接箇所は、モータ端子と接続される側と電動モータの径方向において反対側である。
【0029】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、パワー基板は、大電流基板により覆われた状態でハウジングに密着状態で固定されているとともに、カバー側に向かって上記大電流基板および制御基板の順序で重ねられた3重層構造になっており、またカバーが上記ハウジングに固定されて内部が密閉構造になっており、さらに上記ハウジングと上記カバーとの合わせ面が、上記制御基板のパワー基板側に設けられている。
【0030】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、パワー基板では、パワー基板を垂直方向に視たときに、制御基板と接続する複数本の接続端子の端部がL字状に配設されるとともに、L字の一辺側に配設された上記接続端子の上記端部は、信号コネクタの端子近傍で並列に配設されている。
【0031】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、カバーは、モータ端子を外部に露出させる開口部が形成され、上記開口部には上記モータ端子が貫通可能な貫通穴を有する絶縁性樹脂の蓋が上記カバーの外側に装着されている。
【0032】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、蓋の外周部と開口部との間の隙間、および少なくとも蓋から突出したモータ端子の部位の周囲には、接着性樹脂が充填されている。
【0033】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、電動モータは3相ブラシレスモータであり、ブラシレス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るセンサコネクタのコネクタハウジングが蓋に形成されている。
【0034】
この発明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と回転位置センサとを接続する複数のセンサ端子は、大電流基板にインサート成型されているとともに、コネクタハウジングに上記センサ端子の一端部が貫通する複数の貫通穴が形成され、上記貫通穴に上記センサ端子の上記一端部を挿入してセンサコネクタが構成されている。
【0035】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、センサ端子の他端部は、L字の他辺側に配設された接続端子の端部と同一線上に配設されている。
【0036】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、大電流基板は、センサ端子の一端部側に第1の凹部が形成され、また蓋の上記センサ端子の貫通穴を含む部位は、前記第1の凹部と隙間を有して挿入される凸部が形成され、上記隙間に接着性樹脂が充填される。
【0037】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、大電流基板は、第1の凹部の近傍に接着性樹脂が流入する第2の凹部が形成されている。
【0038】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、蓋は、外部と連通する通気穴が形成されている。
【0039】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、通気穴は、内部に空気を通し水を通さないフィルタが装着されている。
【0040】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、通気穴は、カバーと蓋とを接着する接着性樹脂の面より外側に突出した部位に形成されている。
【0041】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、蓋は、カバーと蓋とを接着する接着性樹脂の面より外側に突出した壁が形成され、通気穴は、前記壁の内側に形成されている。
【0042】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、モータ端子は、中間部に幅が狭い低剛性部が形成されている。
【0043】
この発明の電動式パワーステアリング装置では、蓋は、電動モータと電気的に接続する部位にナットがインサート成型されている。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
なお、各図において、図12および図13に示した従来のものと同一、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ブロック図、図3は図1の電動式パワーステアリング装置の分解斜視図、図4は図1の制御装置60の分解斜視図、図5は図1の制御装置60の断面図、図6は図4の大電流基板62を一方の面から視たときの平面図、図7は図6の裏面図、図8および図9は図1の制御装置60の一部の断面図である。
【0045】
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、信号の出し入れ等を行うコネクタ68、74、74aとを備えている。
【0046】
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および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の軸線方向に延びた3個の巻線端子37に各々接続されている。
上記回転位置センサ3は、レゾルバで、回転子3aおよび固定子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には励磁コイルおよび2組の出力コイルが巻回されており、この回転子3aおよび固定子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。
【0047】
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の端部とがスプライン嵌合されており、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。
【0048】
上記制御装置60は、電動モータ1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、モータ電流IMを補助トルクの大きさおよび方向に応じて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、電磁ノイズを除去するためのコイル11と、制御回路12とを備えている。
【0049】
上記制御回路12は、シャント抵抗器8の一端を介して電動モータ1に流れるモータ電流IMを検出するための電流検出手段9と、トルクセンサ5からの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およ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とを含み、マイクロコンピュータ13は、駆動回路14を介してブリッジ回路10を制御するための駆動信号をブリッジ回路10へ出力するようになっている。
【0050】
また、上記制御装置60は、パワー基板としての金属基板61と、複数の導電線、導電板が絶縁性樹脂にインサート成形された大電流基板62と、絶縁プリント基板からなる制御基板63と、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と接合され、内部に金属基板61、大電流基板62および制御基板63等を収納したカバー65とを有している。
ハウジング64およびカバー65は、電動モータ30の軸線方向と平行に装着され、カバー65が電動モータ30のブラケット39に固定されている。
【0051】
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。また、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を構成するスイッチング素子Q1〜Q6、電動モータ30に流れる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、および金属基板61と大電流基板62とを接続する接続部材66が半田付けされて実装されている。
接続部材66は、金属基板61と大電流基板62とを接続し、また金属基板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、その端部Cm1、Cm2が図4に示すように、金属基板61に対して垂直方向に視たときにL字状に配置されている。
金属基板61上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。
【0052】
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および電流検出手段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。
【0053】
上記大電流基板62では、絶縁性樹脂にインサート成形された複数の導電線、導電板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線、導電板が絶縁性樹脂から露出している。
回転位置センサ30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のうち、絶縁性樹脂から露出した、一方の端部Sm2は制御基板63と電気的に接続されており、他方の端部Sm1は、カバー65に形成された開口部である穴65aより突出し、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。
【0054】
ブリッジ回路10と後述するパワーコネクタ68aとを電気的に接続した導電板110は、図6および図7に示すように、大電流基板62の中央付近で並列に配置されている。この導電板110は、モータ端子Mmと反対側に配置された3個のコンデンサ7と溶接により電気的に接続されている。
モータ端子Mmは、カバー65に形成された開口部である穴65aから突出し、電動モータ30に挿入されて巻線端子37と電気的に接続されている。モータ端子Mmは3つの経路が並列で構成され、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67が3つの経路のうち、外側の2つの経路に各々直列に接続されている。モータ端子Mmとモータリレー67とは、図1に示すように、上記スイッチ手段は、上記経路と溶接接続されており、かつその溶接箇所は、モータ端子Mmと接続される側と電動モータ30の径方向において反対側である。
【0055】
ハウジング64に固定されたハウジング側コネクタ68は、車両のバッテリ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からの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およびトルクセンサコネクタ68cは絶縁性樹脂で一体的に成型されている。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、一体でもよい。
【0056】
ハウジング側コネクタ68は、ハウジング64の穴64a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、図5に示すように、ハウジング64の穴64a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の端子68eは、大電流基板62の導電板110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。
【0057】
上記ハウジング64は、外側に放熱フィン64cが形成されている。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放熱フィン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に重ねて配設されているので、金属基板61、大電流基板62および制御基板63は3層の積層構造になっている。さらに、金属基板61とハウジング側コネクタ68は、重ならないように、かつ出力軸32と平行にハウジング64に配置されている。
【0058】
金属基板61上に複数本の接続端子Cmの端部Cm1、Cm2がL字状に配置されているが、接続端子CmのL字の一辺側の端部Cm1は、信号コネクタ68bおよびトルクセンサコネクタ68cの端子68b1、68c1の近傍に配置され、かつ、並列に配置されている。L字状に配置された接続端子Cmの他辺側の端部Cm2と同一線上には、センサ端子Smの一端部Sm2が配列されている。接続端子Cmの端部Cm1、Cm2、センサ端子Smの端部Sm2、信号コネクタの端子68b1およびトルクセンサコネクタ68cの端子68c1は、制御基板63の各スルーホール100、101に挿入され、半田接合されている。
【0059】
また、ハウジング64の開口部周囲に形成された溝64dにラバーリング70が挿入され、カバー65がネジ71でハウジング64に固定され、ハウジング64とカバー65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、図5から分かるように、制御基板63と金属基板61との間に位置している。
【0060】
カバー65は、図5に示すように、内側および外側に放熱フィン65b、65cが電動モータ30の径方向から視たときに重ならないように形成されている。内側の放熱フィン65bは、自然対流で熱の授受がなされ、外側の放熱フィン65cは強制対流を含む状態で熱の授受が行われるので、内側の放熱フィン65bは、内部での自然対流が円滑に行われるようにするために外側の放熱フィン65cよりもそのピッチと大きい。
なお、この実施の形態では、放熱フィン65b、65cは電動モータ30の軸線に対して垂直方向においてずれて形成されているが、軸線方向においてずれて形成されていても
【0061】
カバー65の穴65aには、絶縁性樹脂製の蓋72がネジ73でカバー65の外側に取り付けられている。図9に示すように、蓋72には、電機子巻線37と電気的に接続されるモータ端子Mmが貫通した貫通孔72gが3個形成されている。モータ端子Mm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、図8に示すように、蓋72には、回転位置センサ30と電気的に接続されるセンサ端子Smの端部Sm1が貫通した複数の貫通孔72fが形成されている。また、貫通孔72fの外側にはコネクタハウジング72aが形成されている。そして、端部Sm1がこれらの貫通孔72fに挿入されてセンサコネクタ74を構成している。
また、図9に示すように、蓋72はカバー65に取り付けられることにより、蓋72の外周部と穴65aとの間の空隙部、および貫通孔72gの周辺部には空隙部が形成されるが、この空隙部には、接着性樹脂であるシリコン接着剤75が充填されて、蓋72とカバー65の合わせ部の気密性が確保される。なお、貫通孔72gにモータ端子Mmが密接しているときには、蓋72から突出したモータ端子Mmの部位の周囲に接着性樹脂が充填される。
【0062】
また、大電流基板62は、センサ端子Smの端部Sm1がセンサコネクタ74に向かって突出する部分に第1の凹部62aが形成され、第1の凹部62aの外側には第2の凹部62bが形成されている。コネクタハウジング72aには、センサ端子Smの端子Sm1の貫通孔72fの近傍には、第1の凹部62aと隙間を有して挿入される凸部72bが形成されている。第1の凹部62aには蓋72を組み立て前に接着性樹脂であるシリコン接着剤76が満たされており、コネクタハウジング72aの凸部72bが第1の凹部62aに挿入されることにより、シリコン接着剤76が第1の凹部62aから第2の凹部62bへ流出し、第1の凹部62aと凸部72bとの隙間にシリコン接着剤76が満たされて、センサ端子Smと蓋72との合わせ部の気密性が確保される。
【0063】
蓋72には制御装置60の内部と外部を連通する通気穴72cが形成されている。この通気穴72cには、空気を通すが水は通さない撥水フィルタ77が蓋72の内側より熱溶着されている。また、通気穴72cはカバー65と蓋72とを接着するシリコン接着剤75の表面より外側に突出した凸部72eに形成され、シリコン接着剤75が通気穴72cに流入して通気穴72cを塞がないようになっている。
なお、図10に示すように、通気穴72cの周囲にシリコン接着剤75の表面より外側に突出した壁72dを形成してもよい。
【0064】
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、U相の電機子巻線2uを形成する。同様にV相およびW相の電機子巻線2v、2wを形成し、U、VおよびW相の電機子巻線2u〜2wの巻終わりをお互いに接続して中性点とする。 U、VおよびW相の電機子巻線2u〜2wの巻始めはそれぞれ巻線端子37に接続される。
この後、この固定子36をヨーク41に圧入する。
【0065】
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およびカップリング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を嵌着し、その後ネジ(図示せず)で固定する。
【0066】
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およ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の片側から、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およびシャント抵抗器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78で固定し、リフロ装置を用いてクリーム半田を溶かし、各部品および接続部材66を半田付けする。
【0067】
大電流基板62には、所定の位置にコイル11、コンデンサ7、モータリレー67等が納められ、これらの電子部品は導電板110、モータ端子Mmと溶接により接合される。このとき、導電板110のグループが大電流基板62の中央付近で近接して並列に配置され、モータ端子Mmのグループが3つの経路が近接して並列で構成される。
また、モータリレー67が接続されたモータ端子Mmとは反対側にコンデンサ7が接続され、モータリレー66が3つの経路のうち、外側の2つの経路に各々直列に接続される。
【0068】
次に、ハウジング側コネクタ68をハウジング64の穴64aに外側から装着してネジ79でハウジング64に固定するが、ハウジング64の穴64aの内壁面と突起部68dとの間の隙間にはシリコン接着剤69が充填されており、ハウジング64とハウジング側コネクタ68の絶縁性樹脂部とは接着接合される。
次に、金属基板61をハウジング64の開口側から配置し、ネジ80により固定する。その後、その金属基板61上に、大電流基板62を配置し、ネジ81で固定する。このとき、金属基板61は、四隅のネジ80、81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、パワーコネクタ68aの端子68eを大電流基板62上の導電板110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110およびモータ端子Mmを金属基板61上の接続部材66の接続端子Cmとそれぞれ溶接により電気的に接続する。
【0069】
その後、制御基板63を大電流基板62の上部に配置する。そして、接続端子Cm、信号用コネクタ68bの端子68b1、トルクセンサコネクタ68cの端子68c1および大電流基板62のセンサ端子Sm等を、制御基板63のスルーホール100、101に挿入し、部分噴流により一括で半田付け接合する。
このとき、制御基板63のスルーホール100、101に挿入される各端子、各端部がL字状に配置され、L字状に配設された複数の接続端子Cmの一辺側の端部Cm1は、信号コネクタ68bの端子68b1およびトルクセンサコネクタ68cの端子68c1の近傍に配置され、かつ、並列に配置される。さらに、制御基板63のスルーホール100、101に挿入される端子、端部は、制御基板63の二辺に集中しており、ハウジング64とカバー65との合わせ面が出力軸32の径方向において制御基板63と金属基板61との間に位置している。
【0070】
次に、ハウジング64の開口部の外周面に形成された溝64dにラバーリング70を挿入し、また大電流基板62の第1の凹部62aに、シリコン接着剤76を満たしてカバー65をネジ71でハウジング64に固定する。このとき、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る。次に、蓋72内側の通気穴72cの部分に撥水フィルタ77を熱溶着し、蓋72の貫通孔72fにセンサ端子Smの端部Sm1を挿入し、また貫通孔72gにモータ端子Mmを挿入した後、ネジ73でカバー65に蓋72を取り付ける。このとき、蓋72の凸部72bが第1の凹部62aに挿入されることにより、シリコン接着剤76が第1の凹部62aから第2の凹部62bへ流出し、第1の凹部62aと凸部72bの隙間にシリコン接着剤76が満たされる。
また、センサ端子Smの端部Sm1が貫通する貫通孔72fの外周部にはコネクタハウジング72bが形成されているので、センサ端子Smがこれらの穴に挿入されてセンサコネクタ74が構成される。
【0071】
また、蓋72をカバー65に取り付けることにより、蓋72の外周部と穴65aとの間の空隙部、および貫通孔72gの周辺部には空隙部が形成されるが、この空隙部には、接着性樹脂であるシリコン接着剤75が充填される。
このとき、通気穴72cはカバー65と蓋72とを接着するシリコン接着剤75の表面より外側に突出した凸部72eに形成され、シリコン接着剤75が通気穴72cに流入して通気穴72cを塞がないようになっている。
【0072】
次に、別々に組み立てられた電動モータ30および制御装置60を組み立てる。図3に示すように、電動モータ30のブラケット39にラバーリング82を装着し、ブラケット39にネジ83で制御装置60を固定する。このとき、回転位置センサ3の電動モータ30側のコネクタ74aと制御装置60側のコネクタ74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84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とが接続される。
【0073】
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83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およびコネクタが不要となり、装置のコストが低減でき、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。
【0074】
また、電動モータ30のブラケット39にネジ83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側のコネクタ74aと制御装置60側のコネクタ74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、装置のコストが低減できる。
【0075】
また、マイクロコンピュータ13およ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およびシャント抵抗器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が放熱フィン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、かつハウジング64が発熱する電動モータ30とは反対側の離れて配置されているので、金属基板61上の大電流部品および配線パターンからの発熱がハウジング64からに有効に外気に放熱され、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および耐久性を損なうこともない。
【0076】
また、アルミニウム製のカバー65は、内側および外側の放熱フィン65b、65cが、電動モータ30の径方向から視たときにカバー65の平面方向においてずれており、かつ内側の放熱フィン65bのピッチが外側の放熱フィン65cのピッチより大に形成されているので、制御装置60内で発生する熱が自然対流で内側の放熱フィン65bに受熱し、ラジエータファンや走行風により強制対流で外側フィン65cより外部に円滑に放熱でき、制御装置60の内部の温度が抑制され、制御基板63上の電子部品等内部部品の耐熱性、耐久性が向上する。
【0077】
また、パワーコネクタ68a、信号コネクタ68bおよびトルクセンサコネクタ68cが絶縁性樹脂で一体的に成型されているので、ハウジング側コネクタ68が小型化できる。また、このハウジング側コネクタ68と金属基板61とは、重ならないように、かつ出力軸32と平行に並べてハウジング64に配置されているので、高さを低くすることができ、装置の小型化が図られる。
【0078】
また、コネクタ68は、ハウジング64の穴64aに外側から挿入されてネジ79でハウジング64に固定され、ハウジング64の穴64aにシリコン接着剤69が充填されてハウジング64とコネクタ68との絶縁性樹脂部が接着接合されるので、外部より水等の浸入が防止でき、装置の信頼性が向上する。
【0079】
また、パワー端子Pmのグループが大電流基板62の中央付近で近接して並列に配置され、モータ端子Mmのグループが3つの経路が近接して並列で構成されているので、それぞれのグループで電流が往復しており、電磁ノイズの発生が抑制され、ラジオノイズの防止が図られる。
【0080】
また、図7に示すように、モータリレー67が接続されたモータ端子Mmの反対側にコンデンサ7が接続され、モータリレー67が3つの経路のうち、外側の2つの経路に各々直列に接続されているので、装置の小型が図られる。
【0081】
また、ブリッジ回路10と電動モータ30とを接続する経路にモータリレー67が溶接接続されているが、この溶接箇所67aは、モータリレー6がモータ端子Mmと接続される側と高さ方向において反対側であるので、スペースが確保され、溶接が容易となり、工作性の向上が図られる。
【0082】
また、パワーコネクタ68aの端子68a1は大電流基板62上の導電板110に電気的に接続され、また大電流基板62上のパワー端子Pmおよびモータ端子Mmは金属基板61上の接続部材66の接続端子Cmとそれぞれ電気的に接続されるが、その接続手段はハンダでなく溶接により接続されるので、ハンダと比較して温度変化に対する耐力が向上し、装置の信頼性が向上する。
【0083】
また、金属基板61がハウジング64に密着状態で固定され、大電流基板62が金属基板61を覆うように固定され、さらに制御基板63が大電流基板62に重なるように配置され、金属基板61、大電流基板62および制御基板63が3層の積層構造であるので、装置の組立性の向上が図られる。
【0084】
また、ハウジング64とカバー65との合わせ面が、制御基板63と金属基板61との間に位置しているので、端子、端部をスルーホール100、101に挿入するのが容易になり、装置の工作性の向上が図られる。
【0085】
また、制御基板63のスルーホール100、101に挿入される接続端子Cmの端子部Cm1、信号用コネクタ68bの端子68b1、トルクセンサコネクタ68cの端子68c1およびセンサ端子Smの端子部Sm1がL字状に配置され、その一辺側では、接続端子部Cm1は、信号コネクタ68bおよびトルクセンサコネクタ68cの端子68b1、68c1の近傍に配置され、かつ、並列に配置されているので、端子を制御基板63のスルーホール100に挿入するのが容易になり、工作性の向上が図られる。
【0086】
また、制御基板63のスルーホール100、101内に挿入される接続端子の端子部Cm1、信号用コネクタ68bの端子68b1、トルクセンサコネクタ68cの端子68c1およびセンサ端子Smの端子部Sm2は、制御基板63の二辺に集中しており、ハウジング64とカバー65との合わせ面が制御基板63と金属基板61との間に位置しているので、端子、端子部をスルーホール100、101に挿入するのが容易になり、工作性の向上が図られる。
【0087】
また、大電流基板62の第1の凹部62aにシリコン接着剤76を満たし、蓋72のモータ端子Mmおよびセンサ端子Smの端子部Sm1を貫通孔72f、72gそれぞれ挿入して、ネジ73で蓋72をカバー65に取り付け、蓋72の凸部72bが大電流基板62の第1の凹部62aに挿入されることにより、シリコン接着剤76が第1の凹部62aから第2の凹部62bへ流出し、第1の凹部62aと凸部72bの隙間にシリコン接着剤76が満たされるので、センサ端子Smと蓋72との合わせ部の気密性が確保され、外部より水等の浸入が防止でき、装置の信頼性が向上する。
【0088】
また、蓋72のセンサ端子Smの貫通孔72fの外周部にはコネクタハウジング72aが形成され、センサ端子Smがこれらの貫通孔72fに挿入されてセンサコネクタ74が構成されので、センサコネクタ74と蓋72を別々で形成する必要が無く、装置の低コスト化が図られる。
【0089】
蓋72はカバー65に取り付けられることにより、蓋72の外周部と穴65aとの間の空隙部、および貫通孔72gの周辺部には空隙部が形成されるが、この空隙部には、接着性樹脂であるシリコン接着剤75が充填されて、蓋72とカバー65の合わせ部の気密性が確保され、外部より水等の浸入が防止でき、装置の信頼性が向上する。
【0090】
また、通気穴72cはカバー65と蓋72を接着するシリコン接着剤75の表面より高い凸部72eに形成されているので、シリコン接着剤75が通気穴72cに流入して通気穴72cを塞ぐことがない。
【0091】
また、第1の凹部62aから流出したシリコン接着剤76が第2の凹部62bで受け止められるので、シリコン接着剤76がモータリレー67等の内部部品に飛散することが無く、装置の信頼性が向上する。
【0092】
また、蓋72に通気穴72cが設けられ、蓋72内側の通気穴72cの部分に撥水フィルタ77が熱溶着されているので、ステアリングギヤ(図示せず)からギヤケース51および電動モータ30等を介して多くの電子部品を内蔵する制御装置60内に水が浸入することを防止でき、装置の信頼性が向上する。
【0093】
また、通気穴72cはカバー65と蓋72を接着するシリコン接着剤75の表面より高い壁72dの内側に形成されているので、シリコン接着剤75が通気穴72cに流入して通気穴72cを塞ぐことがなく、装置の信頼性の向上が図られる。
【0094】
また、通気穴72cはカバー65と蓋72を接着するシリコン接着剤75の表面より高い壁72dの内側に形成されているので、シリコン接着剤75の使用量が削減でき、装置の低コスト化が図られる。
【0095】
また、モータ端子Mmは蓋72から突出する部分で、電動モータ30と電気的に接続する部分までの間に低剛性部Mmbが形成されているので、モータ端子Mmと電動モータ30の巻線端子37に隙間があってもモータ端子Mmの低剛性部Mmbが容易に変形して電動モータ30の巻線端子37に過大な応力が発生することがなく、装置の信頼性の向上が図られる。
【0096】
実施の形態2.
図11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断面図である。
この実施の形態では、電動モータ30と電気的に接続する部分にナット85がインサート成型されて蓋72が形成されている。
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。
【0097】
この実施の形態2では、別々に組み立てられた電動モータ30と制御装置60を一体に組み立てるとき、図11において電動モータ30の軸線方向の左側より電動モータ30の巻線端子37、制御装置60のモータ端子Mm、ナット85の順で配置し、ネジ84で固定し、電気的に接続する。
また、制御装置60を電動モータ30から離れた別の位置に配置する場合には、制御装置60の構造を変更することなく、外部配線を用いて外部配線に取り付けられた端子を制御装置60の蓋72のナット85にネジで固定子、外部配線の端子とモータ端子Mmとを電気的に接続すればよい。
【0098】
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、蓋72に電動モータ30と電気的に接続する部分にナット85がインサート成型されているので、制御装置60を電動モータ30から離れた別の位置に配置する場合に、制御装置60の構造を変更することがなく、外部配線を用いて外部配線に取り付けられた端子を制御装置60の蓋72のナット85にネジで固定することで、離れた制御装置60と電動モータ30とを電気的に接続することができる。
【0099】
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、70、82を挿入し、シリコン接着剤を充填し、通気穴72cに撥水フィルタ77を溶着したものとしたが、車室内装着であってもよく、この場合はラバーリング43、70、82、シリコン接着剤および撥水フィルタ77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、スイッチ手段であるモータリレー67は3個を取り付ける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、リベット等の他の固定手段であってもよい。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ハンドルに対して補助するトルクに応じて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、電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出している。従って、パワー基板と、パワーコネクタおよび信号コネクタとの干渉が無く、高さ方向の小型化が図られる。また、発熱する電動モータの反対側にハウジングが配置されているので、制御装置内部の熱が有効に外気に放熱され、装置の耐久性、耐熱性の向上が図られる。
【0101】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーは、電動モータの軸線方向と平行に固定されているとともに、モータ端子は上記電動モータ内に挿入されて上記電動モータと電気的に接続されているので、電動モータと制御装置とが別々の工程で組み立てられ、最終工程で一体化されるので、工作性の向上が図られる。また、電動モータと制御装置とを電気的に接続する外部配線およびコネクタが不要となり、装置のコストが低減でき、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。
【0102】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーおよびハウジングは、高熱伝導率の金属材料で構成されているので、制御装置内部の熱が有効に外気に放熱され、装置の耐久性、耐熱性の向上が図られる。
【0103】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、材質がアルミニウムであるので、カバーおよびハウジングは、低コストで製造でき、かつ軽量化を図ることができる。
【0104】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーおよびハウジングは、面に放熱フィンが形成されているので、放熱面積が大きくなり、制御装置内部の熱が有効に外気に放熱され、装置の耐久性、耐熱性の向上が図られる。
【0105】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーは、内側および外側の面にそれぞれ放熱フィンが形成されているので、制御装置内で発生する熱が自然対流で内側の放熱フィンに受熱し、ラジエータファンや走行風により強制対流で外側の放熱フィンより外部に放熱でき、制御装置内部の温度が抑制され、制御基板上の電子部品等内部部品の耐熱性、耐久性が向上する。
【0106】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーの内側および外側の放熱フィンは、電動モータの径方向から視たときにカバーの平面方向においてずれており、内側および外側の放熱フィンは重ならないようになっているので、内側の放熱フィンと外側の放熱フィンとの間の熱経路の抵抗は小さく、内側の放熱フィンの受熱は、外側の放熱フィンから効率よく外部に放出される。
【0107】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーの内側および外側の放熱フィンのピッチは、内側のピッチが外側のピッチより大であるので、内側の放熱フィンは、自然対流で熱の授受がなされ、外側の放熱フィンは強制対流を含む状態で熱の授受が行われるものの、内側の放熱フィンは、内部での自然対流が円滑に行われ、内側の放熱フィンの受熱は、外側の放熱フィンからより効率よく外部に放出される。
【0108】
この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、パワーコネクタおよび上記信号コネクタは、絶縁性樹脂で一体成型されたコネクタであるので、コネクタの小型化を図ることができる。
【0109】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、コネクタは、パワーコネクタの端子および信号コネクタの端子がハウジングに形成された穴に外側から挿入されて、上記ハウジングの外側に固定されているハウジング側コネクタであるので、ハウジング側コネクタはハウジングに簡単に固定される。
【0110】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、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は接着性樹脂が充填されているので、外部からハウジング内への水等の浸入が防止でき、装置の耐水性が向上する。
【0111】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、大電流基板は、パワーコネクタに接続される導電板が並列で略中央に配設され、上記導電板を挟んでモータ端子の反対側にコンデンサが配設されているので、パワー系のグループで電流が往復しており、コンデンサが有効に電流リップルを吸収するので、電磁ノイズの発生が抑制され、ラジオノイズの防止が図られる。
【0112】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、導電板は、パワーコネクタの端子と溶接で接続されているので、接続部の機械的強度が増大し、温度変化に対する接続部の耐力が増大して装置の信頼性が向上する。
【0113】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ブリッジ回路と電動モータとを接続する経路の少なくとも一つの経路に、モータ端子を通じて上記電動モータに供給される電流を開閉するスイッチ手段が配設されているので、電動モータに供給される電流はスイッチ手段により確実に開閉される。
【0114】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータは、3相ブラシレスモータであり、この3相ブラシレスモータとブリッジ回路とを接続する3つの並列経路のうち、少なくとも2つの経路にスイッチ手段が配設されているので、3相ブラシレスモータに供給される電流はスイッチ手段により確実に開閉される。
【0115】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、スイッチ手段は、3つの並列経路のうちの両外側の2つの経路に配設されているので、2つのスイッチ手段の間にもう1つの導電板を配置でき、装置の小型化が図られる。
【0116】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、スイッチ手段は、経路と溶接接続されており、かつその溶接箇所は、モータ端子と接続される側と電動モータの径方向において反対側であるので、スペース空間において溶接が容易にでき、工作性の向上が図られる。
【0117】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、パワー基板は、大電流基板により覆われた状態でハウジングに密着状態で固定されているとともに、カバー側に向かって上記大電流基板および制御基板の順序で重ねられた3重層構造になっており、またカバーが上記ハウジングに固定されて内部が密閉構造になっており、さらに上記ハウジングと上記カバーとの合わせ面が、上記制御基板のパワー基板側に設けられているので、組立が容易になり、また、端子を制御基板のスルーホールへ挿入するのが容易になり、装置の工作性の向上が図られる。
【0118】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、パワー基板では、パワー基板を垂直方向に視たときに、制御基板と接続する複数本の接続端子の端部がL字状に配設されるとともに、L字の一辺側に配設された上記接続端子の上記端部は、信号コネクタの端子近傍で並列に配設されているので、端子を制御基板のスルーホールへ挿入するのが容易になり、装置の工作性の向上が図られる。
【0119】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、カバーは、モータ端子を外部に露出させる開口部が形成され、上記開口部には上記モータ端子が貫通可能な貫通穴を有する絶縁性樹脂の蓋が上記カバーの外側に装着されているので、制御装置内への塵埃の侵入が防止される。
【0120】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、蓋の外周部とカバーの開口部との間の隙間、および少なくとも蓋から突出したモータ端子の部位の周囲には、接着性樹脂が充填されているので、カバー、モータ端子および蓋の合わせ部に接着性樹脂が充填され、気密性が確保され、制御装置外部からの水等の浸入が防止でき、装置の耐水性が向上する。
【0121】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータは3相ブラシレスモータであり、ブラシレス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るセンサコネクタのコネクタハウジングが蓋に形成されているので、センサコネクタと蓋とを別々に構成する必要がなく、装置の低コスト化、小型化が図られる。
【0122】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、マイクロコンピュータと回転位置センサとを接続する複数のセンサ端子は、大電流基板にインサート成型されているとともに、コネクタハウジングに上記センサ端子の一端部が貫通する複数の貫通穴が形成され、上記貫通穴に上記センサ端子の上記一端部を挿入してセンサコネクタが構成されているので、センサコネクタと蓋とを別々に構成する必要がなく、装置の低コスト化が図られる。
【0123】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、センサ端子の他端部は、L字の他辺側に配設された接続端子の端部と同一線上に配設されているので、センサ端子を制御基板のスルーホールへ挿入するのが容易になり、装置の工作性の向上が図られる。
【0124】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、大電流基板は、センサ端子の一端部側に第1の凹部が形成され、また蓋の上記センサ端子の貫通穴を含む部位は、前記第1の凹部と隙間を有して挿入される凸部が形成され、上記隙間に接着性樹脂が充填されるので、大電流基板は、センサ端子と蓋との合わせ部に接着性樹脂が充填されて気密性が確保され、センサコネクタからの水等の浸入が防止でき、装置の耐水性が向上する。
【0125】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、大電流基板は、第1の凹部の近傍に第2の凹部が形成されているので、第1の凹部から流出した接着性樹脂が第2の凹部で受け止められ、接着性樹脂がスイッチ手段等の制御装置内部の部品に飛散することが無く、装置の信頼性の向上が図られる。
【0126】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、蓋は、外部と連通する通気穴が形成されているので、また、上記蓋は、外部と連通する通気穴が形成され、上記通気穴は、内部に空気を通し水を通さないフィルタが装着されているので、呼吸作用により制御装置の内部と外部の圧力差が低減できる。
【0127】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、通気穴は、内部に空気を通し水を通さないフィルタが装着されているので、多くの電子部品を内蔵する制御装置内に水が浸入することを防止でき、装置の信頼性の向上が図られる。
【0128】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、通気穴は、内部に空気を通し水を通さないフィルタが装着されているので、接着性樹脂が通気穴に流入して通気穴を塞ぐことがなく、装置の信頼性の向上が図られる。
【0129】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、蓋は、カバーと蓋とを接着する接着性樹脂の面より外側に突出した壁が形成され、通気穴は、前記壁の内側に形成されているので、接着性樹脂が通気穴に流入して通気穴を塞ぐことがなく、装置の信頼性の向上が図られ、また、接着性樹脂の使用量が削減でき、装置の低コスト化が図られる。
【0130】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、モータ端子は、中間部に幅が狭い低剛性部が形成されているので、モータ端子と電動モータの巻線端子に隙間があってもモータ端子の低剛性部が容易に変形して電動モータの巻線端子に過大な応力が発生することがなく、装置の信頼性の向上が図られる。
【0131】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、蓋は、電動モータと電気的に接続する部位にナットがインサート成型されているので、制御装置を電動モータから離れた別の位置に配置する場合に、制御装置の構造を変更することがなく、外部配線を用いて容易に制御措置と電動モータとを電気的に接続でき、制御装置の標準化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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である。
【図2】 図1の電動式パワーステアリング装置のブロック図である。
【図3】 図1の電動式パワーステアリング装置の分解斜視図である。
【図4】 図1の制御装置の分解斜視図である。
【図5】 図1の制御装置の断面図である。
【図6】 図4の大電流基板を一方の面から視たときの平面図である。
【図7】 図6の裏面図である。
【図8】 図1の制御装置の一部の断面図である。
【図9】 図1の制御装置の一部の断面図である。
【図10】 図1の制御装置の変形例の一部の断面図である。
【図11】 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一部を示す断面図である。
【図12】 従来の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13】 図12に示した回路構成を示す電動式パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【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、7 コンデンサ、10 ブリッジ回路、11 コイル、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、62a 第1の凹部、62b 第2の凹部、63 制御基板、64 ハウジング、64c 放熱フィン、65 カバー、65b 放熱フィン、65c 放熱フィン、66 接続部材、67 モータリレー(スイッチ手段)、67a 接続部、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、69 接着剤、72 蓋、72a コネクタハウジング、72b 凸部、72c通気穴、72d 壁、72f 貫通孔、72g 貫通孔、74 センサコネクタ、75 接着剤、76 接着剤、77 フィルタ、85 ナット、110 導電板、Cm 接続端子、Mm モータ端子、Sm センサ端子。

Claims (25)

  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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記カバーおよび上記ハウジングは、面に放熱フィンが形成されており、
    上記カバーは、内側および外側の上記面にそれぞれ放熱フィンが形成されている電動式パワーステアリング装置。
  2. 上記カバーの内側および外側の上記放熱フィンは、上記電動モータの径方向から視たときにカバーの平面方向においてずれていることを特徴とする請求項に記載の電動式パワーステアリング装置。
  3. 上記カバーの内側および外側の上記放熱フィンのピッチは、内側のピッチが外側のピッチより大であることを特徴とする請求項または請求項に記載の電動式パワーステアリング装置。
  4. 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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタは、絶縁性樹脂で一体成型されたコネクタであり、
    上記コネクタは、上記パワーコネクタの端子および上記信号コネクタの端子が上記ハウジングに形成された穴に外側から挿入されて、上記ハウジングの外側に固定されているハウジング側コネクタであり、
    上記ハウジングに上記ハウジング側コネクタが取り付けられたときに生じた上記穴とハウジング側コネクタとの間の空隙部には接着性樹脂が充填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。
  5. 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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記大電流基板は、上記パワーコネクタに接続される導電板が並列で略中央に配設され、上記導電板を挟んで上記モータ端子の反対側に上記コンデンサが配設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。
  6. 上記導電板は、上記パワーコネクタの端子と溶接で接続されていることを特徴とする請求項に記載の電動式パワーステアリング装置。
  7. 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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記ブリッジ回路と上記電動モータとを接続する経路の少なくとも一つの経路に、上記モータ端子を通じて上記電動モータに供給される電流を開閉するスイッチ手段が配設されており、
    上記電動モータは、3相ブラシレスモータであり、この3相ブラシレスモータと上記ブリッジ回路とを接続する3つの並列経路のうち、少なくとも2つの経路に上記スイッチ手段が配設されており、
    上記スイッチ手段は、3つの並列経路のうちの両外側の2つの経路に配設されており、
    上記スイッチ手段は、上記経路と溶接接続されており、かつその溶接箇所は、上記モータ端子と接続される側と電動モータの径方向において反対側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。
  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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記パワー基板は、上記大電流基板により覆われた状態で上記ハウジングに密着状態で固定されているとともに、上記カバー側に向かって上記大電流基板および上記制御基板の順序で重ねられた3重層構造になっており、また上記カバーが上記ハウジングに固定されて内部が密閉構造になっており、さらに上記ハウジングと上記カバーとの合わせ面が、上記制御基板のパワー基板側に設けら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。
  9. 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、
    上記制御装置は、上記ハンドルに対して補助するトルクに応じて上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、上記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも上記ハンドルの操舵トルクに基づいて上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、車両のバッテリ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、上記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板および上記モータ端子が絶縁性樹脂にインサート成型され、少なくとも上記コンデンサが搭載された大電流基板と、上記パワー基板、上記制御基板および大電流基板を格納するハウジングおよびカバーとを備え、
    上記ハウジングに、上記パワー基板と、上記パワーコネクタおよび上記信号コネクタとが上記電動モータの軸線方向に並んで設けられているとともに、上記カバー側から上記モータ端子が外部に突出しており、
    上記カバーは、上記モータ端子を外部に露出させる開口部が形成され、上記開口部には上記モータ端子が貫通可能な貫通穴を有する絶縁性樹脂の蓋が上記カバーの外側に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。
  10. 上記蓋の外周部と上記開口部との間の隙間、および少なくとも蓋から突出した上記モータ端子の部位の周囲には、接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項に記載の電動式パワーステアリング装置。
  11. 上記電動モータは3相ブラシレスモータであり、上記ブラシレス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るセンサコネクタのコネクタハウジングが上記蓋に形成されていることを特徴とする請求項または請求項10に記載の電動式パワーステアリング装置。
  12. 上記マイクロコンピュータと上記回転位置センサとを接続する複数のセンサ端子は、上記大電流基板にインサート成型されているとともに、上記コネクタハウジングに上記センサ端子の一端部が貫通する複数の貫通穴が形成され、上記貫通穴に上記センサ端子の上記一端部を挿入してセンサコネクタが構成されていることを特徴とする請求項11に記載の電動式パワーステアリング装置。
  13. 上記センサ端子の他端部は、L字の他辺側に配設された上記接続端子の端部と同一線上に配設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。
  14. 上記大電流基板は、上記センサ端子の上記一端部側に第1の凹部が形成され、また上記蓋の上記センサ端子の上記貫通穴を含む部位は、前記第1の凹部と隙間を有して挿入される凸部が形成され、上記隙間に接着性樹脂が充填され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。
  15. 上記大電流基板は、上記第1の凹部の近傍に、上記接着性樹脂が流入する第2の凹部が形成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。
  16. 上記蓋は、外部と連通する通気穴が形成されていることを特徴とする請求項ないし請求項15の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
  17. 上記通気穴は、内部に空気を通し水を通さないフィルタが装着されていることを特徴とする請求項16に記載の電動式パワーステアリング装置。
  18. 上記通気穴は、上記カバーと上記蓋とを接着する接着性樹脂の面より外側に突出した部位に形成されていることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の電動式パワーステアリング装置。
  19. 上記蓋は、上記カバーと上記蓋とを接着する接着性樹脂の面より外側に突出した壁が形成され、上記通気穴は、前記壁の内側に形成されていることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の電動式パワーステアリング装置。
  20. 上記蓋は、上記電動モータと電気的に接続する部位にナットがインサート成型されていることを特徴とする請求項ないし請求項19の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
  21. 上記カバーは、上記電動モータの軸線方向と平行に固定されているとともに、上記モータ端子は上記電動モータ内に挿入されて上記電動モータと電気的に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項20の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
  22. 上記カバーおよび上記ハウジングは、高熱伝導率の金属材料で構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項21の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
  23. 上記カバーおよび上記ハウジングは、材質がアルミニウムであることを特徴とする請求項22に記載の電動式パワーステアリング装置。
  24. 上記パワー基板では、パワー基板を垂直方向に視たときに、上記制御基板と接続する複数本の接続端子の端部がL字状に配設されるとともに、L字の一辺側に配設された上記接続端子の上記端部は、上記信号コネクタの端子近傍で並列に配設されていることを特徴とする請求項1ないし請求項23の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
  25. 上記モータ端子は、中間部に幅が狭い低剛性部が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項24の何れかに記載の電動式パワーステアリング装置。
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