JP6863875B2 - 電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。
機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部がパワーステアリング装置に設けられている。
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５−１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータ部と電子制御部とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータ部の電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御部の電子部品が実装された基板は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングとして機能するヒートシンクに取り付けられている。
ヒートシンクに取り付けられる基板は、電源回路部、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ、或いはＩＧＢＴ等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部、及びパワースイッチング素子を制御する制御回路部を備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。
そして、ヒートシンクに取り付けられた電子制御部には、合成樹脂から作られたコネクタケースを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタケースは蓋体として機能しており、ヒートシンクを密閉して塞ぐように固定され、また固定ネジによってヒートシンクの外周表面に固定されている。
尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られているが、以下の説明では代表して電動パワーステアリング装置について説明する。
特開２０１５−１３４５９８号公報
特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置は自動車のエンジンルーム内に配置されることから、小型に構成されることが必要である。特に最近では自動車のエンジンルーム内は、排気ガス対策機器や安全対策機器等の補機類が多く設置される傾向にあり、電動パワーステアリング装置を含めて各種補機類はできるだけ小型化することや部品点数を低減することが求められている。
例えば、電動パワーステアリング装置はその構造上から長手方向には軸長の制限は比較的少なく、半径方向の大型化が制限される傾向にある。したがって、ハウジングを半径方向へ小型化することが要請されているのが現状である。半径方向に小型化するために電源回路部、電力変換回路部、及び制御回路部を個別に３分割する構成が有効である。これによれば、電動モータを制御するための必要な電気部品を３分割するため、半径方向に小型化できるようになるものである。
ところで、本発明が対象とする電動駆動装置においては、図１６及び図１７に示すように、コネクタケース５０は電源回路部５１の回路基板５３の外周縁５３Ｅの径方向で外側に配置されている。尚、図１６はコネクタケース５０の反対側から見た状態を示している。そして、コネクタケース５０から電源回路部５１に電力を供給するための接続部は、コネクタケース５０に設けられたコネクタケース側端子（＝電源供給側端子）５２の平板部分５２Ｆを、電源回路部５１の回路基板５３に設けた、略「Ｕ」字状の電源回路側端子（＝電源受給側端子）５４の平板部分５４Ｆに重ね合わせ、重ね合わせた部分の先端をＴＩＧ溶接して溶接部Ｗによって接続する構成となっていた。
そして、コネクタケース側端子５２の平板部分５２Ｆと電源回路側端子５４の平板部分５４Ｆが重ね合せて接合されるため、電源回路側端子５４は、回路基板５３の外周縁５３Ｅを越えてコネクタケース側端子５２に近接するように配置することが必要となる。つまり、この「Ｕ」字状の電源回路側端子５４の平板部分５４Ｆは、コネクタケース側端子５２の平板部分５２Ｆに接続されるため、電源回路側端子５４の平板部分５４Ｆは、電源回路部５１の回路基板５３の端面５３Ｅを超えてコネクタケース側端子６５２まで延びる構成となっている。
上述したように、本発明が対象とする電動駆動装置においては、半径方向に小型化できるようにすることが要請されているが、図１６、図１７に示す構成だと、コネクタケース５０の端子が回路基板５３の外周縁５３の外側に配置されているため、半径方向に小型化することに自ずと限界があるという課題を有している。尚、上述の説明はコネクタケース５０のコネクタケース側端子５２と電源回路部５１の電源回路側端子５４の接続について説明しているが、類似の構成の電子回路であれば、同様の課題を有していることはいうまでもなく、当然もことながら、この課題に対応することが要請される。
本発明の目的は、半径方向に小型化が可能な構成の新規な電動駆動装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明の特徴は、電力を供給する電源供給側端子が、回路基板の表面に向けて延びる電源供給側垂下部と、この電源供給側垂下部から折り曲げられ回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、この電源供給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成されていると共に、電力を受給する電源受給側端子が、回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、この電源受給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、電源供給側起立部と電源受給側起立部が重ね合わされて電気的な導通が得られるように接合されている、ところにある。
本発明によれば、電源供給側端子が回路基板の投影範囲内に配置されているため、半径方向に小型化が可能となるものである。
本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体形状を示す斜視図である。 図２に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３に示すモータハウジングの斜視図である。 図４に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。 図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図６に示すモータハウジングに電源回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図７に示すモータハウジングに制御回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図８に示すモータハウジングにコネクタケースを載置、固定した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態になる、金属カバーを外した状態の電動パワーステアリング装置のコネクタケースと回路基板の配置構成を示す外観斜視図である。 図１０に示すコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部の構成を示す外観斜視図である。 図１１に示すコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部を拡大した外観斜視図である。 図１２に示すコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部を回転軸方向に断面した断面図である。 本発明の実施形態の変形例になる、コネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部の構成を示す外観斜視図である。 図１４に示すコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部を拡大した外観斜視図である。 従来のコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部の構成を示す外観斜視図である。 図１６に示すコネクタケース側端子と電源回路側端子の接続部の断面を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
本発明の実施形態を説明する前に、本発明が適用される一例としての操舵装置の構成について図１を用いて簡単に説明する。
まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。
ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）部９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないネジを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。
電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、作用は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。
繰り返しなるが、本発明が対象とする電動駆動装置においては、半径方向に小型化できるようにすることが要請されているが、図１６、図１７に示す構成だと、コネクタケース５０の端子が回路基板５３の外周縁５３の外側に配置されているため、半径方向に小型化することに自ずと限界があるという課題を有している。
このような背景から、本発明では次のような構成の電動パワーステアリング装置を提案するものである。
本発明においては、電力を供給する電源供給側端子が、回路基板の表面に向けて延びる電源供給側垂下部と、この電源供給側垂下部から折り曲げられ回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、この電源供給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成されていると共に、電力を受給する電源受給側端子が、回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、この電源受給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、電源供給側起立部と電源受給側起立部が重ね合わされて電気的な導通が得られるように接合されている、構成とした。
これによれば、電源供給側端子が回路基板の投影範囲内に配置されているため、半径方向に小型化が可能となるものである。
以下、本発明の実施形態になる電動パワーステアリング装置の具体的な構成について、図２乃至図１３を用いて詳細に説明する。
図２に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属、或いは鉄系の金属で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。
モータハウジング１１と金属カバー１２は、その対向端面に形成され外周方向の固定領域部において、加締め固定や溶着によって一体的に固定される。金属カバー１２の内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのコイル入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。
モータハウジング１１とは反対側の金属カバー１２の端面には、金属カバー１２に形成した孔部からコネクタケース１３が露出している。また、コネクタケース１３は、モータハウジング１１に形成した固定部に固定ネジによって固定されている。コネクタケース１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。
そして、金属カバー１２に収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。
図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されているものである。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。
モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部８を構成している。
電動モータ部８の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面部１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、コネクタケース１３から構成されている。モータハウジング１１の端面部１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面部１５だけを別体に形成し、ネジや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良いものである。
ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成するものであり、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになるものである。
したがって、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられるものである。
ただ、本実施形態では採用していないが、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。
電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、コネクタケース１３から構成されており、端面部１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、コネクタケース１３の順序で積層するように配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のスイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのコイルに流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するスイッチング素子等から構成されている。
電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、主に電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。この詳細な構成については、図４乃至図９を用いて後述する。
制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなるコネクタケース１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、このコネクタケース１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続端子を介して接続されていることはいうまでもない。
金属カバー１２は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを液密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では加締め固定や接着剤によってモータハウジング１１に固定されている。
次に、図４から図９に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図４はモータハウジング１１の外観を示しており、図５はその軸方向断面を示している。
図４、図５において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面部１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面部１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面部１５は一体的に形成されている。また、端面部１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。
また、端面部１５の全周面には径方向外側に拡開して形成された環状溝部(以下、モータハウジング側環状溝部と表記する)３５が設けられており、このモータハウジング側環状溝部３５に、図９に示す金属カバー１２の開口端(以下、金属カバー側環状先端部と表記する)３７が収納されるものである。モータハウジング側環状溝部３５と金属カバー１２の金属カバー側環状先端部３７の間の部分は、いわゆる液状シール剤によって液密的に接合されている。
図５にあるように、モータハウジング１１の側周面部１１Ａの内部には、鉄心にコイル２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面部１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。
図４に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面部１５の面には電力変換回路部１６（図３参照）、電源回路部１７（図３参照）の放熱部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面部１５の四隅には、基板／コネクタ固定凸部２６が一体的に植立されており、内部にネジ穴２６Ｓが形成されている。
基板／コネクタ固定凸部２６は後述する制御回路部１８の基板、及びコネクタケース１３を固定するために設けられている。また、後述する電力変換用放熱領域１５Ａから植立した基板／コネクタ固定凸部２６には、これも後述する電源用放熱領域１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成され、基板受け部２７には、ネジ孔２７Ｓが形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７のガラスエポキシ基板（回路基板）３１を載置、固定するためのものである。
端面部１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子よりなる電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。
そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向（回転軸２３が延びる方向）に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。
電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びているものである。
また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能するものである。
尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。ただ、本実施形態では、突状放熱部２８に電力変換回路部１６の金属基板を摩擦撹拌接合によって溶着して確実な固定を図っている。
このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面部１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになるものである。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになるものである。
次に、図６は電力変換回路部１６を突条放熱部２８（図４参照）に設置した状態を示している。図６にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８（図４参照）の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６を構成するスイッチング素子は金属基板（ここではアルミ系の金属を使用している）に載置され、放熱されやすく構成されている。そして、金属基板は突状放熱部２８に摩擦撹拌接合によって溶着されている。
したがって、金属基板は突状放熱部２８（図４参照）に強固に固定され、またスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８（図４参照）に伝熱させることができる。突状放熱部２８（図４参照）に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはないものである。
このように、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部に電力変換回路部１６が設置されている。したがって、電力変換回路部１６のスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。更に、突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるようになる。
次に、図７は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図７にある通り、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等はガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。尚、ガラスエポキシ基板３１には、電力変換回路１６のスイッチング素子以外のコンデンサ等の電気素子が載置されている。
このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。固定方法は、図７にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたネジ穴２７Ｓに図示しない固定ネジによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に設けられたネジ穴２７Ｓにも図示しない固定ネジによって固定されている。
尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３（図５参照）に設けた回転検出部２４（図５参照）と協働して、回転の回転位相や回転数を検出するようになっている。
このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）に伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂ（図６参照）の間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。
このように、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７の回路素子が載置されたガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。したがって、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるようになる。
次に、図８は電源回路部１７の上から制御回路部１８を設置した状態を示している。図８にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されている。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３はガラスエポキシ基板（回路基板）３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３からなる制御回路が形成されている。尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７側の面に設けられていても良いものである。
このガラスエポキシ基板３４は、図８にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６（図７参照）の頂部に設けられたネジ穴２６Ｓにコネクタケース１３によって挟まれる形態で図示しない固定ネジによって固定されており、電源回路部１７（図７参照）のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図７に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。
次に、図９は制御回路部１８の上からコネクタケース１３を設置した状態を示している。図９にある通り、制御源回路部１８の上部にはコネクタケース１３が設置されている。そして、コネクタケース１３は基板／コネクタ固定凸部２６の頂部に設けられたネジ穴に制御回路部１８を挟み込むようにして固定ネジ３６によって固定されている。この状態で、図３に示すようにコネクタケース１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。
次に、本実施形態の特徴部分であるコネクタケース１３のコネクタケース側端子(＝電源供給側端子)と電源回路部１７の電源回路側端子(＝電源受給側端子)の構成について、図１０〜図１３を用いて説明する。（尚、以下の説明では、コネクタケース側は電源供給側と読み替えられ、電源回路側は電源受給側と読み替えられるものである。）
図１０、図１１において、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１は、基板／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたネジ穴２７Ｓに固定ネジ３６によって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂに設けられたネジ穴２７Ｓにも図示しない固定ネジによって固定されている。同様に、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４は、基板／コネクタ固定凸部２６に設けられたネジ穴２６Ｓに固定ネジ３６によって固定されている。更に、ガラスエポキシ基板３４の上からコネクタケース１３が基板／コネクタ固定凸部２６に設けられたネジ穴２６Ｓに固定ネジ３６によって固定されている。
コネクタケース１３には車両バッテリ(電源)に接続されたコネクタケース側端子３８が設けられている。コネクタケース１３は合成樹脂で作られており、この合成樹脂の内部にコネクタケース側端子３８がインサートモールドによって埋設されている。コネクタケース側端子３８は、車両バッテリ(電源)から電力を電源回路部１７に供給する電源供給側端子であり、大きな電力を供給するため、平板状の端子形状とされている。
図１０にある通り、コネクタケース側端子３８は、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４に形成した切り欠き領域３４Ｎを貫通して、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４と電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の間の空間ＳＰに延びている。また、コネクタケース側端子３８は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の表面に直交する形態で延びており、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の投影面積内に配置されている。このため、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４に形成した切り欠き領域３４Ｎ(図１１参照)も電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の投影面積内に位置することになる。
したがって、コネクタケース側端子３８が、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の投影面積内に位置していることから、半径方向の小型化が可能となっている。図１６、図１７に示す従来の構成だと、コネクタケース側端子は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板の半径方向で外側に配置されているので、この分だけ余計に半径方向に大きくなる課題があった。これに対して、本実施形態では、コネクタケース側端子は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板の半径方向で外側に配置されるのではなく、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の半径方向で内側の投影面積内に位置しているので、半径方向に大きくなることがないものである。
尚、図１１からわかるように、コネクタケース１３の合成樹脂部分１３Ｐは、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４よりコネクタケース側に位置しており、制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４に形成した切り欠き領域３４Ｎには、金属製のコネクタケース側端子３８だけが貫通する構成となっている。これによって、合成樹脂部分１３Ｐを延ばさないで良くなり、切り欠き領域３４Ｎの面積を小さくして、御回路部１８のガラスエポキシ基板３４での電気部品の実装効率を向上している。
図１１〜図１３にある通り、コネクタケース側端子３８の形状は、後述する電源回路側端子３９の形状に対して、互いに接合が容易に行えるような形状とされている。
つまり、電力を供給するコネクタケース側端子３８は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の表面に直交するように向けて延びるコネクタケース側垂下部３８Ｈが形成されている。また、このコネクタケース側垂下部３８Ｈから折り曲げられ、ガラスエポキシ基板３１の表面から所定距離だけ離間して、ガラスエポキシ基板３１の表面に沿うように半径方向で外側に向けて延びるコネクタケース側延設部３８Ｅが形成されている。更に、このコネクタケース側延設部から垂直方向に折り曲げられ、ガラスエポキシ基板３１から遠ざかる方向に向けて延びるコネクタケース側起立部３８Ｓが形成されている。
一方、電力を受給する電源回路側端子３９の形状は、上述したコネクタケース側端子３８の形状と合せるように、平板状の端子を用いて次のような形状とされている。電源回路側端子３９は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の配線パターンと接続されるものであり、この電源回路側端子３９は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の表面に沿うように、半径方向で外側に向けて延びる電源回路側延設部３９Ｅが形成されている。また、この電源回路側延設部３９Ｅから垂直方向に折り曲げられ、ガラスエポキシ基板３１から遠ざかる方向に向けて延びる電源回路側起立部３９Ｓから形成されている。
そして、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側延設部３８Ｅと、電源回路側端子３９の電源回路側延設部３９Ｅとは、同じ投影領域にあり、実質的に回転軸線の方向で見て、所定の距離を介して投影領域が重なり合う位置と形状とされている。
また、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓと、電源回路側端子３９の電源回路側起立部３９Ｓとは、互いに接触するように重ね合わされるか、或いは若干の隙間を有して重ね合わされており、その先端部でＴＩＧ溶接によって溶接、接合されて、電気的な導通が得られる接合部Ｗが形成されている。
本実施例の場合では、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓは、半径方向で内側に位置し、電源回路側端子３９の電源回路側起立部３９Ｓは、半径方向で外側に位置している。これによって、狭い空間でもコネクタケース側起立部３８Ｓと電源回路側起立部３９Ｓとを接合することができるようになる。したがって、図１３にもある通り、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓは、ガラスエポキシ基板３１の外周端３１Ｅを越えない位置で、ガラスエポキシ基板３１から遠ざかる方向に向けて延びている。また、これによって、電源回路側起立部３９Ｓの外周端を、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の外周端３１Ｅとほぼ同じ位置に設定することができ、結果として半径方向に小型化が可能となるものである。
図１２、図１３からわかる通り、電源回路側端子３９の電源回路側延設部３９Ｅは、折り曲げることによって折り重なった形状となっている。これによって、電源回路側延設部３９Ｅの部分の重量は、電源回路側端子３９の電源回路側起立部３９Ｓの重量に対して重くなっている。このため、電源回路側端子３９を電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１に「リフロープロセス」でハンダ付けを行なう場合、電源回路側端子３９は載置安定性が良く、ハンダ付け工程でハンダが融けても、電源回路側端子３９が倒れることが無いものである。このため、特別な雇を用いて電源回路側端子３９を自立させることが不要となり、生産性の向上が図れるようになる。
また、電源回路側端子３９の電源回路側延設部３９Ｅは、折り曲げることによって折り重なった形状となっているので、板厚方向の長さが２倍近くになる。このため、ガラスエポキシ基板３１と電源回路側延設部３９Ｅの側面との間に付着したハンダの接触面積が大きくなり、電源回路側端子３９の引張強度が大きくなって信頼性を向上することができる。更に、電源回路側延設部３９Ｅの重量が大きく（略２倍に）なり、電源回路側起立部３９Ｓまで短い距離で釣り合い効果を得ることができ、電源回路側延設部３９Ｅの長さを短くして、ガラスエポキシ基板３１への実装に必要な占有面積を小さくすることができるようになる。
次に本実施形態の変形例を図１４、図１５に基づき説明するが、同じ参照番号は同じ部品、構成要素を示しているので、改めて説明するのを省略する。上述した実施形態と異なるのは、電源回路側端子３９の電源回路側延設部３９Ｅが、ガラスエポキシ基板３１のコネクタケース側端子２８に対向する面(便宜的に「Ａ面」と表記する)の反対側の面(便宜的に「Ｂ面」と表記する)にハンダ付けされている点である。
図１４、図１５において、電源回路側端子４０の電源回路側延設部４０Ｅは、ガラスエポキシ基板３１のコネクタケース側端子３８に対向する「Ａ面」とは反対側の「Ｂ面」にハンダ付けされて、配線パターンに接続されている。
電力を供給するコネクタケース側端子３８は、上述の構成と同じであるので説明を省略する。一方、電力を受給する電源回路側端子４０の形状は、上述したコネクタケース側端子３８の形状と合せて次のような形状とされている。
電源回路側端子４０は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の「Ｂ面」の配線パターンと接続されるものであり、この電源回路側端子４０は、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の「Ｂ面」に沿うように、半径方向で外側に向けて延びる電源回路側延設部３９Ｅが形成されている。また、この電源回路側延設部３９Ｅは、ガラスエポキシ基板３１の外周端３１Ｅを越えた部分で、コネクタケース側端子３８に向けて垂直方向に折り曲げられ、ガラスエポキシ基板３１から遠ざかる方向に向けて延びる電源回路側起立部４０Ｓから形成されている。
そして、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側延設部３８Ｅと、電源回路側端子４０の電源回路側延設部４０Ｅとは、同じ投影領域にあり、実質的に回転軸線の方向で見て、所定の距離を介して投影領域が重なり合う位置と形状とされている。
また、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓと、電源回路側端子40の電源回路側起立部４０Ｓとは、互いに接触するように重ね合わされるか、或いは若干の隙間を有して重ね合わされており、その先端部でＴＩＧ溶接によって溶接、接合されて、電気的な導通が得られる接合部Ｗが形成されている。また、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓは、半径方向で内側に位置し、電源回路側端子４０の電源回路側起立部４０Ｓは、半径方向で外側に位置している。
本実施例の場合では、配線パターンが「Ｂ面」に設けられている場合に対応できるものである。更に、コネクタケース側端子３８のコネクタケース側起立部３８Ｓは内側に位置し、電源回路側端子４０の電源回路側起立部４０Ｓは外側に位置している。これによって、狭い空間でもコネクタケース側起立部３８Ｓと電源回路側起立部４０Ｓとを接合することができるようになる。したがって、図１５にもある通り、電源回路側起立部４０Ｓの外周端を、電源回路部１７のガラスエポキシ基板３１の外周端とほぼ同じ位置に設定することができ、これによって半径方向で小型化が可能となるものである。
以上述べた通り、本発明によれば、電力を供給する電源供給側端子が、回路基板の表面に向けて延びる電源供給側垂下部と、この電源供給側垂下部から折り曲げられ回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、この電源供給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成されていると共に、電力を受給する電源受給側端子が、回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、この電源受給側延設部から折り曲げられ回路基板から遠ざかる方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、電源供給側起立部と電源受給側起立部が重ね合わされて電気的な導通が得られるように接合されている。
これによれば、電源供給側端子が回路基板の投影範囲内に配置されているため、半径方向に小型化が可能となるものである。
尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…コネクタ端子組立体、１４…出力部、１５…端面部、１５Ａ…電力変換用放熱領域、１５Ｂ…電源用放熱領域、１６…電力変換回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面部、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６…基板／コネクタ固定凸部、２７…基板受け部、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３４…ガラスエポキシ基板、３５…モータハウジング側環状溝部、３５ｉｎ…内周側面壁、３５ｏｕｔ…外周側面壁、３５ｏｐｎ…開口、３６…固定ネジ、
３７…開口端、３８…コネクタケース側端子、３８Ｈ…コネクタケース側垂下部、３８Ｅ…コネクタケース側延設部、３８Ｓ…コネクタケース側起立部、３９…電源回路側端子、３９Ｅ、４０Ｅ…電源回路側延設部、３９Ｓ、４０Ｓ…電源回路側起立部。

Claims (12)

  1. 機械系制御要素を駆動する電動モータと、前記電動モータの出力軸とは反対側に配置され前記電動モータを制御する電子制御装置とにより構成され、前記電子制御装置は、前記電動モータが収容されたモータハウジングに結合されたＥＣＵハウジングと、前記ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための電子制御部を備えている電動駆動装置であって、
    前記電子制御部は、電力を供給する電源供給側端子と、前記電源供給側端子から回路基板に実装された回路部への電力を受給する電源受給側端子とを備え、
    前記電源供給側端子が、前記回路基板の表面に向けて前記電動モータの出力軸に沿った方向に延びる電源供給側垂下部と、前記電源供給側垂下部から折り曲げられ前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、前記電源供給側延設部から折り曲げられ前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成され、
    前記電源受給側端子が、前記回路基板の配線パターンに接続され、前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、前記電源受給側延設部から折り曲げられ前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、
    更に、前記電源供給側起立部が内側に位置し、前記電源受給側起立部が外側に位置するように重ね合わされ、前記電源供給側起立部と前記電源受給側起立部とが電気的な導通が得られるように接合されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  2. 機械系制御要素を駆動する電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部、及び前記電源回路部に電力を供給するコネクタケースからなる電子制御部を備えている電動駆動装置であって、
    前記モータハウジングの前記端面部には、電力変換用放熱領域、及び電源用放熱領域が形成され、前記電力変換用放熱領域には前記電力変換回路部が設置され、前記電源用放熱領域には前記電源回路部が設置され、
    前記制御回路部、及び前記電源回路部は、前記制御回路部の回路基板、及び前記電源回路部の回路基板の上に実装されており、夫々の前記回路基板は、前記電動モータの前記回転軸に直交する径方向に配置され、しかも前記電動モータの前記回転軸の方向に積層されて配置され、
    前記コネクタケースは前記電源回路部に電力を供給する電源供給側端子を備え、前記電源回路部は前記電源供給側端子から前記電源回路部の前記回路基板に実装された回路部への電力を受給する電源受給側端子を備え、
    前記電源供給側端子が、前記電源回路部の前記回路基板の表面に向けて前記電動モータの出力軸に沿った方向に延びる電源供給側垂下部と、前記電源供給側垂下部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、前記電源供給側延設部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成され、
    前記電源受給側端子が、前記電源回路部の前記回路基板の配線パターンに接続され、前記電源回路部の前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、前記電源受給側延設部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、
    更に、前記電源供給側起立部が内側に位置し、前記電源受給側起立部が外側に位置するように重ね合わされ、前記電源供給側起立部と前記電源受給側起立部とが電気的な導通が得られるように接合されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  3. 請求項１或いは請求項２に記載の電動駆動装置において、
    前記電源供給側端子と前記電源受給側端子は平板状の端子から構成されており、前記電源供給側端子の前記電源供給側起立部と前記電源受給側端子の前記電源受給側起立部の先端部が溶接接合部とされている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  4. 請求項３に記載の電動駆動装置において、
    前記電源供給側端子の前記電源供給側起立部は、前記回路基板の外周端を越えない位置で前記回路基板から遠ざかる方向に向けて延びている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  5. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
    前記電源受給側端子は、前記回路基板の前記電源供給側端子が位置している面に配置されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  6. 請求項２に記載の電動駆動装置において、
    前記電源受給側端子は、前記電源回路部の前記回路基板の前記電源供給側端子が位置している面に配置されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  7. 請求項５或いは請求項６に記載の電動駆動装置において、
    前記電源受給側端子の前記電源受給側延設部は、折り曲げることによって折り重なった形状に形成されている
    ことを特徴とする電動駆動装置。
  8. ステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサからの出力に基づきステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、前記電動モータが収納されたアルミ系金属製のモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための制御回路部、電源回路部、電力変換回路部、及び前記電源回路部に電力を供給するコネクタケースからなる電子制御部と、前記電子制御部を覆う金属製の金属カバーを備えた電動パワーステアリング装置であって、
    前記モータハウジングの前記端面部には、電力変換用放熱領域、及び電源用放熱領域が形成され、前記電力変換用放熱領域には前記電力変換回路部が設置され、前記電源用放熱領域には前記電源回路部が設置され、
    前記制御回路部、及び前記電源回路部は、前記制御回路部の回路基板、及び前記電源回路部の回路基板の上に実装されており、夫々の前記回路基板は、前記電動モータの前記回転軸に直交する径方向に配置され、しかも前記電動モータの前記回転軸の方向に積層されて配置され、
    前記コネクタケースは前記電源回路部に電力を供給する電源供給側端子を備え、前記電源回路部は前記電源供給側端子から前記電源回路部の前記回路基板に実装された回路部への電力を受給する電源受給側端子を備え、
    前記電源供給側端子が、前記電源回路部の前記回路基板の表面に向けて前記電動モータの出力軸に沿った方向に延びる電源供給側垂下部と、前記電源供給側垂下部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源供給側延設部と、前記電源供給側延設部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源供給側起立部から形成され、
    前記電源受給側端子が、前記電源回路部の前記回路基板の配線パターンに接続され、前記電源回路部の前記回路基板の表面に沿うように外側に向けて延びる電源受給側延設部と、前記電源受給側延設部から折り曲げられ前記電源回路部の前記回路基板から遠ざかるように前記電動モータの出力軸に沿った方向に向けて延びる電源受給側起立部から形成され、
    更に、前記電源供給側起立部が内側に位置し、前記電源受給側起立部が外側に位置するように重ね合わされ、前記電源供給側起立部と前記電源受給側起立部とが電気的な導通が得られるように接合されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  9. 請求項８に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記電源供給側端子と前記電源受給側端子は平板状の端子から構成されており、前記電源供給側端子の前記電源供給側起立部と前記電源受給側端子の前記電源受給側起立部の先端部が溶接接合部とされている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  10. 請求項９に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記電源供給側端子の前記電源供給側起立部は、前記回路基板の外周端を越えない位置で前記回路基板から遠ざかる方向に向けて延びている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  11. 請求項１０に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記電源受給側端子は、前記電源回路部の前記回路基板の前記電源供給側端子が位置している面に配置されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  12. 請求項１１に記載の電動パワーステアリング装置において、
    前記電源受給側端子の前記電源受給側延設部は、折り曲げることによって折り重なった形状に形成されている
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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