KR20100093597A

KR20100093597A - 전동식 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20100093597A
Application number: KR1020107015475A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 토미나가; 마사히로 키마타; 타다유키 후지모토
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2010-08-25
Also published as: US20100295498A1; US8339801B2; CN101932488B; EP2233382A1; JPWO2009093331A1; JP5072977B2; EP2233382B1; KR101206158B1; WO2009093331A1; CN101932488A; EP2233382A4

Abstract

장치의 소형화와 노이즈 저감화를 가능하게 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 얻는다. 제어 장치(20)는, 전동 모터(1)의 전류를 전환하기 위한 복수의 반도체 스위칭 소자(Q1 내지 Q6)로 이루어지는 브리지 회로가 탑재된 금속 기판(22)과, 전류의 리플을 흡수하는 콘덴서(31)와, 브리지 회로를 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터(33)가 탑재된 제어 기판(29)과, 금속 기판(22)의 외주 부근에 마련된 절연성 수지의 테두리(23a)에, 대전류가 흐르는 대전류용 도전판(24, 25) 및 소전류의 신호가 입출력되는 신호용 도전판(26)이 인서트 성형된 접속 부재(23)를 구비하고, 콘덴서(31)는, 금속 기판(22)의 1변의 단면에 따라 일렬로 배치됨과 함께, 대전류용 도전판(24)과 전기적으로 접속되어 있다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치{ELECTRIC POWER STEERING APPARATUS}

본 발명은, 차량의 핸들에 대해 보조 토오크를 출력하는 전동 모터와, 이 전동 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

종래, 차량의 핸들에 대해 보조 토오크를 출력하는 전동 모터와, 이 전동 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치가 전동 모터에 부착되어 있는 전동식 파워 스티어링 장치가 알려져 있다. (예를 들면, 특허 문헌 1 참조)

이 종래의 전동식 파워 스티어링 장치는, 전동 모터의 전류를 전환하기 위한 브리지 회로가 탑재된 파워 기판과, 브리지 회로를 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터가 탑재된 제어 기판과, 대전류의 배선 패턴을 구성하는 도전판이 인서트 성형되고 전류 리플을 흡수하기 위한 콘덴서가 탑재된 대전류 기판을 갖고 있다. 그리고, 이들 3장의 기판은, 파워 기판, 대전류 기판 및 제어 기판의 순서로 겹처 쌓은 3중층(重層) 구조로 되어 있고, 파워 기판과 대전류 기판은, 접속 부재로 전기적으로 접속되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3638269호 공보

그러나, 종래 기술에는 이하와 같은 문제가 있다.

종래의 전동식 파워 스티어링 장치는, 제어 장치에 사용되는 기판이, 파워 기판, 대전류 기판 및 제어 기판의 3개로 구성되고, 대전류 기판에 탑재된 콘덴서가 파워 기판과 제어 기판의 사이에 배치되는 3중층 구조로 되어 있다. 따라서, 제어 장치의 높이가 높아져 버린다.

또한, 콘덴서가 대전류 기판의 도전판 및 접속 부재를 통하여 파워 기판상의 브리지 회로와 접속되어 있다. 따라서, 콘덴서와 브리지 회로와의 거리가 길어지고, 전류의 리플을 흡수하는 성능이 저하된다. 그 결과, 장치가 대형화함과 함께, PWM 구동에 의한 노이즈가 커지고, 다른 제어 기기에 악영향을 준다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 장치의 소형화와 노이즈 저감화를 가능하게 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 전동식 파워 스티어링 장치는, 차량의 핸들에 대해 보조 토오크를 출력하는 전동 모터와, 전동 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치로서, 제어 장치는, 보조 토오크에 응하여 전동 모터의 전류를 전환하는 복수의 반도체 스위칭 소자를 포함하는 브리지 회로가 탑재된 파워 기판과, 복수의 반도체 스위칭 소자에 의해 전환된 전류의 리플을 흡수하는 콘덴서와, 핸들의 조타 토오크에 의거하여 브리지 회로를 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터가 탑재된 제어 기판과, 파워 기판의 외주 부근에 마련된 테두리형상의 절연성 수지에, 대전류가 흐르는 대전류용 도전판 및 소전류의 신호가 입출력되는 신호용 도전판을 인서트 성형하여 구성된 접속 부재를 구비하고, 콘덴서는, 파워 기판의 1변의 단면(端面)에 따라 일렬로 배치됨과 함께, 대전류용 도전판과 전기적으로 접속되어 있는 것이다.

본 발명의 전동식 파워 스티어링 장치에 의하면, 파워 기판의 주위의 부근에 콘덴서를 배치함에 의해, 장치의 소형화와 노이즈 저감화를 가능하게 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동식 파워 스티어링 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 도 1의 전동식 파워 스티어링 장치를 도시하는 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 도 2에 기재된 제어 장치(20)를 도시하는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치(20)의 주요부를 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치를 전동 모터측에서 본 사시도.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하의 실시의 형태에 있어서, 동일, 또는 상당 부재, 부위에 대해서는, 동일 부호를 붙여서 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동식 파워 스티어링 장치를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 도 1의 전동식 파워 스티어링 장치를 도시하는 분해 사시도이다. 또한, 도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 도 2에 기재된 제어 장치(20)를 도시하는 분해 사시도이다.

본 실시의 형태 1에서의 전동식 파워 스티어링 장치의 3상 브러시레스 모터인 전동 모터(1)는, 출력축(2)과, 출력축(2)에 8극의 자극을 갖는 영구자석(3)이 고정된 회전자(4)와, 회전자(4)의 주위에 마련된 고정자(5)와, 출력축(2)의 출력측에 배설되고, 회전자(4)의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 센서(6)를 구비하고 있다.

고정자(5)는, 영구자석(3)의 외주에 상대(相對)한 12개의 돌극(突極)(7)과, 돌극(7)에 장착된 인슐레이터(8)와, 인슐레이터(8)에 감겨지고, 또한 U, V 및 W의 3상에 접속된 전기자 권선(9)을 갖고 있다. 전기자 권선(9)의 3개의 단부는, 출력축(2)의 출력측 축선 방향으로 늘어난 3개의 권선 단자(10)에 각각 접속되어 있다.

본 실시의 형태 1에서의 회전 위치 센서(6)는, 리졸버이고, 리졸버용 회전자(6a) 및 리졸버용 고정자(6b)를 갖고 있다. 리졸버용 회전자(6a)의 외경은, 리졸버용 고정자(6b)와 리졸버용 회전자(6a) 사이의 지름 방향 간극의 퍼미언스가, 각도로 정현파 형상으로 변화하는 특수 곡선이 되어 있다. 리졸버용 고정자(6b)에는, 여자 코일 및 2조(組)의 출력 코일이 감겨지고 있다. 그리고, 회전 위치 센서(6)는, 리졸버용 회전자(6a)와 리졸버용 고정자(6b)의 사이의 지름 방향 간극의 변화를 검출하여, sin와 cos으로 변화하는 2상 출력 전압을 출력한다.

전동 모터(1)는, 감속 기구인 감속 기어(11)에 고정되어 있다. 감속 기어(11)는, 전동 모터(1)의 브래킷(12)이 부착되는 기어 케이스(13)와, 기어 케이스(13) 내에 마련되고, 출력축(2)의 회전을 감속하기 위한 웜 기어(14)와, 웜 기어(14)에 맞물린 웜 기어(15)를 갖고 있다.

웜 기어(14)의 전동 모터(1)측의 단부에는, 스플라인이 형성되어 있다. 출력축(2)의 감속 기어(11)측의 단부에는, 내측에 스플라인이 형성된 커플링(16)이 압입되어 있다. 이 커플링(16)과 웜 기어(14)의 단부가 스플라인 계합되어 있고, 전동 모터(1)로부터 감속 기어(11)에 커플링(16)을 통하여 토오크가 전달된다.

전동 모터(1)의 구동을 제어하는 제어 장치(20)는, 전동 모터(1)의 브래킷(12)에 고정되어 있다. 제어 장치(20)는, 상자형상이고 고(高) 열전도율인 알루미늄제의 히트 싱크(21)와, 히트 싱크(21) 내에 마련된 파워 기판으로서의 금속 기판(22)과, 금속 기판(22)상에 마련되고 복수의 도전판(24, 25, 26)이 절연성 수지에 인서트 성형된 접속 부재(23)와, 히트 싱크(21)의 개구 단부에 마련되고 복수의 도전판(28)이 절연성 수지에 인서트 성형된 하우징(27)과, 금속 기판(22)의 상부에 배치된 절연 프린트 기판으로 이루어지는 제어 기판(29)과, 히트 싱크(21), 하우징(27)과 협동하여 내부에 금속 기판(22), 접속 부재(23), 제어 기판(29) 등을 수납한 커버(30)를 갖고 있다. 히트 싱크(21), 하우징(27) 및 커버(30)는, 전동 모터(1)의 축선 방향과 평행하게 장착되어 있다.

금속 기판(22)은, 예를 들면, HITT 기판(전기화학공업의 상품명)으로 이루어지고, 2㎜의 알루미늄 기판상에 80㎛의 절연층을 통하여, 배선 패턴이 100㎛의 구리 패턴으로서 형성되어 있다. 금속 기판(22)상의 배선 패턴에는, 전동 모터(1)의 모터 전류를 전환하기 위한 3상의 브리지 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자(예를 들면, MOSFET)(Q1 내지 Q6), 모터 전류의 리플을 흡수하는 콘덴서(31), 전동 모터(1)의 전류를 검출하기 위한 션트 저항기(32) 등의 대전류 부품, 및 접속 부재(23)의 도전판(24, 25, 26)의 단부가, 각각 솔더링되어 실장되어 있다.

전동 모터(1)의 축선 방향과 평행하게 배치되어 있는 접속 부재(23)는, 금속 기판(22)의 외주 부근에 마련된 절연성 수지의 테두리(23a)에, 도전판(24, 25, 26)이 인서트 성형되어 구성되어 있다. 도전판(24)은, 차량의 배터리(도시 생략)로부터의 전류를 금속 기판(22)의 배선 패턴에 통전하는 대전류용 도전판이다. 또한, 이 도전판(24)에는, 금속 기판(22)의 1변의 단면에 따라 일렬로 배치된 3개의 콘덴서(31)가, 전기적으로 접속되어 있다.

도전판(25)은, 금속 기판(22)의 배선 패턴으로부터 전동 모터(1)의 전기자 권선(9)에 전류를 통전하는 대전류용 도전판이다. 또한, 도전판(26)은, 금속 기판(22)의 배선 패턴과 제어 기판(29)의 배선 패턴을 접속하고, 소전류의 신호가 입출력되는 신호용 도전판이다.

그리고, 도전판(24, 25, 26)과 금속 기판(22)의 배선 패턴과의 전기적 접속부 및 도전판(26)과 제어 기판(29)의 배선 패턴과의 전기적 접속부는, 테두리(23a)의 내측에 배치되어 있다.

또한, 도 4는, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치(20)의 주요부를 도시하는 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 신호용의 도전판(26)은, 콘덴서(31)가 배치된 변과 대향하는 변에 배치되어 있고, 테두리(23a)로부터 금속 기판(22)에 이르는 제 1의 경로(26a)와, 테두리(23a)로부터 제어 기판(29)에 이르는 제 2의 경로(26b)로 이루어진다. 또한, 제 1의 경로(26a)와 제 2의 경로(26b)가 대향하는 부위에는, 간극(26g)이 형성되어 있다.

신호용의 도전판(26)은, 제 1의 경로(26a)가 휘여짐에 의해 발생하는 탄성력으로, 금속 기판(22)의 배선 패턴에 꽉 눌려저 있다. 이 때, 간극(26g)이 형성되어 있기 때문에, 제 1의 경로(26a)의 변형에 의해 제 2의 경로(26b)가 변형하는 일은 없다. 따라서, 제 2의 경로(26b)의 단부(26c)를, 용이하게 제어 기판(29)의 스루홀(29c)에 삽입할 수 있다. 여기서, 제 2의 경로(26b)의 단부(26c)는, 일직선상에 마련되어 있다.

제어 기판(29)상의 배선 패턴에는, 마이크로 컴퓨터(33), 구동 회로(도시 생략) 및 모터 전류 검출 회로(도시 생략)를 포함하는 주변 회로 소자 등의 소전류 부품이, 솔더링되어 실장되어 있다.

마이크로 컴퓨터(33)는, 션트 저항기(32)의 일단을 통하여 전동 모터(1)에 흐르는 모터 전류를 검출하기 위한 전류 검출 회로(도시 생략)와, 토오크 센서(도시 생략)로부터의 조타 토오크 신호에 의거하여 보조 토오크를 연산한다. 또한, 마이크로 컴퓨터(33)는, 모터 전류 및 회전 위치 센서(6)에서 검출된 회전자(4)의 회전 위치를 피드백하여, 보조 토오크에 상당하는 전류를 연산한다. 그리고, 이 마이크로 컴퓨터(33)는, 브리지 회로의 반도체 스위칭 소자(Q1 내지 Q6)를 제어하기 위한 구동 신호를 출력한다.

또한, 마이크로 컴퓨터(33)는, 도시하지 않지만, AD 변환기나 PWM 타이머 회로 등의 외에, 주지의 자기(自己) 진단 기능을 포함하고, 시스템이 정상적으로 작동하고 있는지의 여부를 항상 자기 진단하고 있다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(33)는, 시스템에 이상이 발생하였다고 판단한 경우에는, 모터 전류를 차단한다.

하우징(27) 내에서는, 절연성 수지에 인서트 성형된 복수의 도전판(28)이 배선 패턴을 구성하고 있고, 전기적으로 접속하는 개소에서는, 복수의 도전판(28)이 절연성 수지로부터 노출하고 있다. 도전판(28)의 일단으로서 형성된 모터 단자(Mm)는, 히트 싱크(21)에 형성된 개구부인 구멍(21a)으로부터 돌출하고, 전동 모터(1)에 삽입되어 권선 단자(10)와 전기적으로 접속되어 있다.

모터 단자(Mm)는, 3개의 경로로 구성되어 있다. 그리고, 이 3개의 경로중 2개의 경로에는, 브리지 회로로부터 전동 모터(1)에 공급되는 모터 전류를 통전, 차단하는 스위치 수단인 모터 릴레이(34)가 접속되어 있다. 이 모터 릴레이(34)는, 1개의 릴레이에 상개(常開) 접점을 2개 구비한 구성으로 되어 있다.

또한, 하우징(27) 내의 도전판(28)에는, 전원 릴레이(35)와 코일(36)이 접속되어 있다. 여기서, 전원 릴레이(35)는, 차량의 배터리로부터 브리지 회로에 공급되는 전류를 통전, 차단한다. 또한, 코일(36)은, 브리지 회로의 스위칭 동작시에 발생하는 전자 노이즈가 외부에 유출되는 것을 방지한다.

모터 릴레이(34), 전원 릴레이(35), 코일(36)은, 하우징(27)의 하면측에서 삽입되어 있다. 이 결과, 모터 릴레이(34)의 단자(34a), 전원 릴레이(35)의 단자(35a), 코일(36)의 단자(36a)는, 하우징(27)의 절연성 수지를 관통하여 하우징(27)의 윗면에 돌출하고, 절연성 수지로부터 노출한 도전판(28)에 용접되어 전기적으로 접속된다.

하우징(27)에는, 커넥터(37)가 절연성 수지로 일체적으로 성형되어 있다. 이 커넥터(37)는, 차량의 배터리와 전기적으로 접속되는 파워 커넥터와, 외부 배선을 통하여 차량측과 신호가 입출력되는 신호 커넥터가 일체화된 차량 커넥터(37a)와, 토오크 센서로부터 신호가 입력되는 토오크 센서 커넥터(37b)로 구성되어 있다.

하우징(27)의 절연성 수지에는, 모터 릴레이(34) 및 전원 릴레이(35)를 구동하는 도전판(28a), 커넥터(37)의 신호 커넥터 및 토오크 센서 커넥터의 단자를 구성하는 도전판(28b) 등이 인서트 성형되어 있다.

이들의 도전판(28a, 28b)은, 하우징(27)의 절연성 수지로부터 노출하여 단부가 수직하게 구부러져, 수직부(28a1, 28b1)가 형성되어 있다. 이 수직부(28a1, 28b1)의 단부는, 제어 기판(29)의 스루홀(29a)에 삽입되고, 제어 기판(29)의 배선 패턴과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이 수직부(28a1, 28b1)에 이어지는 수평부(28a2, 28b2)의 중앙 부분은, 하우징(27)의 절연성 수지(27a)로 덮이여 있다.

도 5는, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치의 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 접속 부재(23)의 도전판(24)과 하우징(27)의 도전판(28a)의 사이에는, 절연성 수지(27a)가 개재하고 있다. 이에 의해, 도전판(28a)을 제어 기판(29)의 스루홀(29a)에 삽입할 때에, 도전판(28a)이 하방으로 변형한 경우에도, 도전판(28a)과 도전판(24)이 전기적으로 단락하는 일이 없다.

센서 커넥터(38)에는, 회전 위치 센서(6)로부터의 신호를 마이크로 컴퓨터(33)에 보내기 위한 센서 단자(Sm)가, 절연성 수지에 인서트 성형되어 있다. 센서 단자(Sm)중, 절연성 수지로부터 노출한 한편의 단부(Sm1)는, 제어 기판(29)의 배선 패턴과 솔더 접합되어 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 다른쪽의 단부(Sm2)는, 접속부(38a)의 내측에 노출하고 있다. 도 6은, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 도 2의 제어 장치를 전동 모터측에서 본 사시도이고, 접속부(38a)의 내측에 노출한 다른쪽의 단부(Sm2)가 도시되어 있다.

그리고, 단부(Sm2)는, 접속부(38a)가 전동 모터(1)의 센서 커넥터(39)(도 2 참조)와 계합됨에 의해, 전동 모터(1)의 회전 위치 센서(6)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 센서 커넥터(38)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전기자 권선(9)과 전기적으로 접속되는 모터 단자(Mm)가 관통하기 위한 구멍(38b)이, 3개 형성되어 있다.

센서 커넥터(38)는, 히트 싱크(21)의 개구부인 구멍(21a)에 삽입되고, 히트 싱크(21)에 고정되어 있다. 하우징(27)은, 히트 싱크(21)와 커버(30) 사이에 끼여저서 장착된다. 그리고, 하우징(27)이 장착됨에 의해, 모터 단자(Mm)가 구멍(38b)으로부터 외부에 돌출하도록 구성되어 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 콘덴서(31)의 단자와는 반대측의 두부(頭部)와 히트 싱크(21)의 사이, 및 콘덴서(31)의 측면과 히트 싱크(21)의 사이에 형성된 각각의 간극에는, 고 열전도율의 접착제인 실리콘 접착제(40)가 도포되어 있다. 이 실리콘 접착제(40)에 의해, 콘덴서(31)가, 히트 싱크(21)에 고정되어 있다.

또한, 히트 싱크(21)의 개구부 주위에 형성된 홈(21b)에는, 러버 링(41)이 삽입되어 있다. 이에 의해, 하우징(27)이 나사(42)로 히트 싱크(21)에 고정된 때의 히트 싱크(21)와 하우징(27)과의 이음면의 기밀성이 확보되어 있다. 마찬가지로, 하우징(27)의 상부 개구부 주위에 형성된 홈(27b)에는, 러버 링(41)이 삽입되어 있다. 이에 의해, 커버(30)가 나사(43)로 하우징(27)을 끼우고 히트 싱크(21)에 고정된 때의 하우징(27)과 커버(30)와의 이음면의 기밀성이 확보되어 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 전동식 파워 스티어링 장치의 조립 순서에 관해 설명한다. 우선, 전동 모터(1)를 조립하는데, 이 조립시에는, 출력축(2)에 영구자석(3)을 접착 고정 후, 착자기로 8극에 착자하고, 축받이(44)의 내륜을 압입하여 회전자(4)를 형성한다.

다음에, 고정자(5)의 12개의 돌극(7)에 인슐레이터(8)를 통하여, U, V, W의 각 전기자 권선(9)을 전기각으로 120도씩 위치를 이동하여 권회하고, U, V, W 각 상 4개로 합계 12개의 권선을 형성한다.

U상 각 권선의 감기 시작끼리, 감기 끝 끼리를 접속하고, U상의 전기자 권선을 형성한다. 마찬가지로, V상 및 W상의 전기자 권선을 형성한다. 그리고, U, V 및 W상의 전기자 권선의 감기 끝을 서로 접속하여 중성점으로 한다. 또한, U, V 및 W상의 전기자 권선의 감기 시작은, 각각 권선 단자(10)에 접속된다. 그 후, 권선된 고정자(5)를 요크(45)에 압입한다.

다음에, 브래킷(12)에 축받이(46)의 외륜을 고정 후, 축받이(46)의 내륜에 회전자(4)의 출력축(2)을 압입하고, 회전 위치 센서(6)의 회전자(6a) 및 커플링(16)을 출력축(2)에 압입한다. 또한, 이 브래킷(12)에 회전 위치 센서(6)의 고정자(6b)를 고정한다. 그 후, 브래킷(12)의 외주 단부에 러버 링(47)이 장착된 상태로, 브래킷(12)에 고정자(5)가 조립된 요크(45)를 삽입한다. 그 후, 나사(도시 생략)로 브래킷(12)에 요크(45)를 고정한다.

다음에, 제어 장치(20)의 조립 순서에 관해 설명한다.

우선, 각 전극에 크림 솔더를 도포한 제어 기판(29)상에, 마이크로 컴퓨터(33) 및 그 주변 회로 소자 등의 부품을 배치한다. 또한, 리플로우 장치를 이용하여, 제어 기판(29)의 하측부터, 또는 주위의 분위기 전체를 가열하고, 크림 솔더를 녹여서 각 부품을 솔더링한다.

마찬가지로, 각 전극에 크림 솔더를 도포한 금속 기판(22)상에, 반도체 스위칭 소자(Q1 내지 Q6) 및 션트 저항기(32) 등의 부품을 배치하고, 금속 기판(22)상에 접속 부재(23)를 놓고서 나사(48)로 고정한다. 또한, 리플로우 장치를 이용하여 크림 솔더를 녹여서, 각 부품 및 접속 부재(23)의 도전판(24, 25, 26)의 단부를 솔더링한다. 이 때, 도 4에 도시하는 바와 같이, 도전판(24, 25, 26)의 단부는, 금속 기판(22)의 윗면 위치보다도 하방으로 돌출하는 상태에서, 금속 기판(22)의 윗면 위치까지 휘고, 이 휨에 의해 발생하는 탄성력으로, 금속 기판(22)의 배선 패턴에 꽉 눌려저 있다.

솔더링됨에 의해, 신호용의 도전판(26)의 제 1의 경로(26a)는, 휜다. 그러나, 제 1의 경로(26a)와 제 2의 경로(26b)의 사이에 간극(26g)이 형성되어 있기 때문에, 제 1의 경로(26a)의 휨에 의해 제 2의 경로(26b)가 변형하는 일은 없다. 이 결과, 제 2의 경로(26b)의 단부(26c)는, 금속 기판(22)에 대해 수직, 직선형상으로 배치되어 있다.

그 후, 접속 부재(23)의 소정의 위치에 콘덴서(31)를 넣고서, 접속 부재(23)의 윗면에서 돌출한 콘덴서(31)의 단자를, 저항 용접에 의해 도전판(24)에 접속한다.

다음에, 하우징(27)에는, 하면측부터 코일(36), 전원 릴레이(35), 모터 릴레이(34)가 소정의 위치에 삽입된다. 그 결과, 하우징(27) 윗면부터, 코일(36), 전원 릴레이(35), 모터 릴레이(34)의 단자가 돌출하고, 절연성 수지로부터 노출한 도전판(28)과, 용접에 의해 접합된다.

다음에, 센서 커넥터(38)를 히트 싱크(21)의 구멍(21a)에 외측에서 장착하여, 나사(49)로 히트 싱크(21)에 고정한다. 그 후, 콘덴서(31)의 두부 및 측면과 대향하는 히트 싱크(21)의 부위에 실리콘 접착제(40)를 도포하고, 금속 기판(22)을 히트 싱크(21)의 개구부측에서 배치한다.

그 후, 나사(50)에 의해 금속 기판(22)을 히트 싱크(21)에 고정한다. 이 때, 콘덴서(31)의 두부와 히트 싱크(21)의 사이, 콘덴서(31)의 측면과 히트 싱크(21)의 사이의 각각에 형성된 간극에는, 실리콘 접착제(40)가 충전된다. 이 결과, 콘덴서(31)가 히트 싱크(21)에 고정된다. 또한, 금속 기판(22)은, 네모퉁이의 나사(50)에 의해 히트 싱크(21)에 고정되기 때문에, 금속 기판(22)이 밀착하고 히트 싱크(21)에 꽉 눌린다.

그 후, 히트 싱크(21)의 개구부의 외주면에 형성된 홈(21b)에 러버 링(41)을 삽입하고, 하우징(27)을 히트 싱크(21)의 상부에 배치하고, 나사(42)로 히트 싱크(21)에 고정한다. 하우징(27)이 장착되면, 미리 장착된 센서 커넥터(38)의 구멍(38b)으로 모터 단자(Mm)가 안내되어, 모터 단자(Mm)가 구멍(38b)으로부터 외부에 돌출한다.

그 후, 하우징(27)의 도전판(28)과, 금속 기판(22)상의 접속 부재(23)의 도전판(24, 25)를 용접에 의해 전기적으로 접속한다.

그 후, 도전판(26)의 단부(26c), 도전판(28)의 수직부(28a1, 28b1)의 단부, 센서 단자(Sm)의 단부(Sm1) 등을, 제어 기판(29)의 각 스루홀(29a) 내에 삽입하고, 부분 분류(噴流)에 의해 일괄로 솔더링 접합한다.

이 때, 도전판(26)의 단부(26c)는, 일직선상에 마련되어 있기 때문에, 제어 기판(29)의 스루홀(29a) 내에의 삽입이 용이해진다. 또한, 도전판(28a)의 중앙 부분이 절연성 수지(27a)로 덮이여 있기 때문에, 도전판(28a)을 제어 기판(29)의 스루홀(29a)에 삽입할 때에 도전판(28a)이 하방으로 변형한 경우에도, 도전판(28a)과 도전판(24)이 전기적으로 단락하는 일이 없다.

다음에, 하우징(27)의 개구부의 홈(27b)에 러버 링(41)을 삽입하고, 커버(30)를 하우징(27)의 상부에 배치하고, 나사(43)로 하우징(27)을 끼여서 히트 싱크(21)에 고정한다.

다음에, 제각기 조립된 전동 모터(1) 및 제어 장치(20)를 조립한다. 제어 장치(20)의 하우징(21)의 홈(21c)에 러버 링(51)을 장착하고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(20)를 전동 모터(1)의 브래킷(12)에 나사(52)로 고정한다. 이 때, 회전 위치 센서(6)의 전동 모터(1)측의 센서 커넥터(39)와, 제어 장치(20)측의 센서 커넥터(38)의 접속부(38a)가 갑합되어 전기적으로 접속된다.

다음에, 전동 모터(1)의 권선 단자(10)와 제어 장치(20)의 모터 단자(Mm)를 나사(53)로 고정하고, 전기적으로 접속한다.

이상과 같이, 실시의 형태 1에 의하면, 제어 장치는, 핸들에 대한 보조 토오크에 응하여 전동 모터의 전류를 전환하기 위한 복수의 반도체 스위칭 소자로 이루어지는 브리지 회로가 탑재된 금속 기판과, 전류의 리플을 흡수하는 콘덴서와, 핸들의 조타 토오크에 의거하여 브리지 회로를 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터가 탑재된 제어 기판과, 금속 기판의 외주 부근에 마련된 절연성 수지의 테두리에, 대전류가 흐르는 대전류용 도전판 및 소전류의 신호가 입출력되는 신호용 도전판이 인서트 성형된 접속 부재를 구비하고 있다. 그리고, 콘덴서는, 금속 기판의 1변의 단면에 따라 일렬로 배치됨과 함께, 대전류용 도전판과 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 파워 기판의 주위의 부근에 콘덴서를 배치함에 의해, 장치가 소형화됨과 함께 PWM 구동에 의한 노이즈가 저감한다.

또한, 제어 장치는, 전동 모터의 브래킷에 나사로 고정되어 있다. 이 결과, 전동 모터와 제어 장치를 전기적으로 접속하는 외부 배선 및 커넥터가 불필요하게 되고, 장치의 비용을 저감할 수 있고, 전력 로스도 저감할 수 있음과 함께, 방사 노이즈를 억제할 수 있다.

또한, 전동 모터의 브래킷에 나사로 제어 장치가 고정되고, 회전 위치 센서의 전동 모터측의 센서 커넥터와 제어 장치측의 센서 커넥터의 접속부가 감합되어 전기적으로 접속된다. 이 결과, 외부 배선이 불필요하게 되고, 장치의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 마이크로 컴퓨터 및 그 주변 회로 소자 등의 소전류 부품만이 제어 기판에 실장되어 있다. 이 결과, 제어 기판의 배선 패턴의 폭이나 두께를 크게 할 필요가 없고, 부품의 고밀도 실장이 가능해지고, 기판의 소형화가 도모되어 장치가 소형화된다.

또한, 하우징의 장착시에, 미리 부착된 센서 커넥터의 구멍으로 하우징으로부터 길게 돌출한 모터 단자가 안내되어, 구멍으로부터 모터 단자가 외부에 돌출하도록 구성되어 있다. 이 결과, 조립시에 모터 단자를 손상시키는 일이 없고, 장치의 신뢰성의 향상이 도모된다.

또한, 신호용 도전판은, 일단이 금속 기판상의 배선 패턴과 전기적으로 접속됨과 함께, 타단이 제어 기판과 전기적으로 접속되어 있고, 금속 기판 및 제어 기판에의 전기적 접속부가 내측에 배치되어 있다. 이 결과, 신호용 도전판이 인서트된 테두리의 변을, 하우징의 내측에 근접시켜서 배치할 수 있고, 장치의 소형화가 도모된다.

또한, 신호용 도전판은, 콘덴서가 배치된 1변과 대향하는 테두리의 변(邊)에 배치되어 있다. 이 결과, 신호용 도전판이 인서트된 테두리의 변을, 하우징(27)의 내측에 근접시켜서 배치할 수 있고, 장치의 소형화가 도모된다.

또한, 신호용 도전판은, 제어 기판의 스루홀에 삽입된 단부가 개략 일직선상에 마련되어 있다. 이 결과, 제어 기판의 스루홀 내에의 삽입이 용이해지고, 공작성의 향상이 도모된다.

또한, 신호용 도전판은, 테두리로부터 금속 기판에 이르는 제 1의 경로와, 테두리로부터 제어 기판에 이르는 제 2의 경로로 이루어지고, 제 1의 경로와 제 2의 경로가 대향하는 부위에 간극이 형성되어 있다. 이 결과, 제 1의 경로의 변형에 의해 제 2의 경로가 변형하는 일 없고, 제 2의 경로의 단부가 금속 기판에 대해 수직으로 배치되다. 따라서, 제 2의 경로의 단부를 용이하게 제어 기판의 스루홀에 삽입할 수 있고, 공작성의 향상이 도모된다.

또한, 신호용 도전판은, 제 1의 경로의 휨에 의한 탄성력으로 금속 기판에 가압되어 있다. 이 결과, 신호용 도전판의 일단과 금속 기판상의 배선 패턴과의 솔더링부에 경년 변화로 크랙 등이 들어간 경우에도, 전기적 접속이 유지되고, 신호용 도전판의 일단과 금속 기판상의 배선 패턴과의 전기적 접속의 신뢰성이 향상한다.

또한, 하우징의 절연성 수지로부터 노출하여 제어 기판에 이르는 도전판은, 단부에 수직부가 형성되고, 이 수직부가 제어 기판의 스루홀에 삽입되어 제어 기판의 배선 패턴과 전기적으로 접속됨과 함께, 수직부에 이어지는 수평부의 일부가 절연성 수지로 덮이여 있다. 이 결과, 도전판을 제어 기판의 스루홀에 삽입할 때에 도전판이 하방으로 변형한 경우에도, 접속 부재의 도전판과 전기적으로 단락하는 일이 없고, 장치의 전기적 접속의 신뢰성이 향상한다.

또한, 금속 기판이 고정된 히트 싱크를 구비하고, 콘덴서의 두부와 히트 싱크의 사이, 및 콘덴서의 측면과 히트 싱크의 사이에 형성된 각각의 간극에, 고 열전도의 실리콘 접착제가 충전되어, 콘덴서가 히트 싱크에 고정되어 있다. 이 결과, 콘덴서로부터 발생하는 열이 히트 싱크에 방열되어, 콘덴서의 온도 상승을 억제할 수 있음과 함께, 콘덴서의 내구성이 향상한다.

또한, 상술한 실시의 형태 1에서는, 영구자석(3)의 극수를 8극, 고정자(5)의 돌극수를 12개로 하였지만, 이 조합으로 한정되는 것이 아니라, 다른 극수와 돌극수의 조합이라도 좋다. 또한, 전동식 파워 스티어링 장치는, 엔진 룸 장착이고, 방수성을 확보하기 위해, 러버 링(41, 47, 51)을 삽입한 것으로 하였지만, 차실 내 장착이라도 좋다. 이 경우는, 러버 링(41, 47, 51)을 제외한 것으로 하여도 좋다.

또한, 금속 기판(22)으로서 HITT 기판을 이용하고 있지만, 금속 기판(22)은, HITT 기판으로 한정되는 것이 아니다. 배선 패턴이 절연층을 통하여 알루미늄 등의 열전달성이 좋은 금속 베이스상에 형성된 금속 기판, 또는 구리과 같은 열전도성이 좋은 다른 금속 기판이라도 좋고, 세라믹 기판이라도 좋다.

또한, 회전 위치 센서(6)는, 리졸버를 이용하고 있지만, 리졸버로 한정되는 것이 아니다. 회전 위치 센서로서는, 자기 저항기(MR), 거대 자기 저항기(GMR)나 홀 소자, 또는 홀 IC 등 다른 자기 검출 소자를 이용한 것이라도 좋다.

또한, 전동 모터(1)는, 브러시레스 모터로 한정되는 것이 아니고, 인덕션 모터, 스위치드 릴럭턴스 모터(SR 모터) 또는 브러시 부착의 DC 모터라도 좋다.

또한, 모터 릴레이(34)는, 상개(常開) 접점 1개로 구성된 릴레이를 2개 또는 3개 부착한 경우라도 좋고, 또한, 모터 릴레이(34)가 없는 경우라도 좋다. 또한, 각 부품의 고정에 나사를 이용하였지만, 리벳 등, 다른 고정 수단이라도 좋다.

Claims

차량의 핸들에 대해 보조 토오크를 출력하는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 제어 장치를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치로서,
상기 제어 장치는,
상기 보조 토오크에 응하여 상기 전동 모터의 전류를 전환하는 복수의 반도체 스위칭 소자를 포함하는 브리지 회로가 탑재된 파워 기판과,
상기 복수의 반도체 스위칭 소자에 의해 전환된 상기 전류의 리플을 흡수하는 콘덴서와,
상기 핸들의 조타 토오크에 의거하여 상기 브리지 회로를 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 마이크로 컴퓨터가 탑재된 제어 기판과,
상기 파워 기판의 외주 부근에 마련된 테두리형상의 절연성 수지에, 대전류가 흐르는 대전류용 도전판 및 소전류의 신호가 입출력되는 신호용 도전판을 인서트 성형하여 구성된 접속 부재를 구비하고,
상기 콘덴서는, 상기 파워 기판의 1변의 단면에 따라 일렬로 배치됨과 함께, 상기 대전류용 도전판과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항에 있어서,
상기 신호용 도전판은, 일단이 상기 파워 기판상의 배선 패턴과 전기적으로 접속됨과 함께, 타단이 상기 제어 기판과 전기적으로 접속되어 있고, 상기 파워 기판 및 상기 제어 기판에의 전기적 접속부가 상기 테두리형상의 절연성 수지의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 신호용 도전판은, 상기 콘덴서가 배치된 1변과 대향하는 변에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호용 도전판은, 상기 제어 기판의 스루홀에 삽입되는 단부가 개략 일직선상에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호용 도전판은, 상기 테두리형상의 절연성 수지로부터 상기 파워 기판에 이르는 제 1의 경로와, 상기 테두리형상의 절연성 수지로부터 상기 제어 기판에 이르는 제 2의 경로로 이루어지고, 상기 제 1의 경로와 상기 제 2의 경로가 대향하는 부위에 휨 흡수용의 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 5항에 있어서,
상기 신호용 도전판은, 상기 제 1의 경로의 휨에 의한 탄성력으로 상기 파워 기판에 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
도전판이 절연성 수지에 인서트 성형된 하우징을 또한 구비하고,
상기 하우징 내의 상기 절연성 수지로부터 노출하여 상기 제어 기판에 이르는 도전판의 단부에 수직부가 형성되고, 상기 수직부가 상기 제어 기판의 스루홀에 삽입되어 상기 제어 기판의 배선 패턴과 전기적으로 접속됨과 함께, 상기 수직부에 이어지는 수평부의 일부가 상기 절연성 수지로 덮이여 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,
상기 파워 기판이 고정된 히트 싱크를 또한 구비하고,
상기 히트 싱크와 상기 콘덴서의 사이에, 고 열전도의 방열재가 장착된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
제 8항에 있어서,
상기 방열재는, 상기 히트 싱크와 상기 콘덴서의 측면 및 두부의 사이에 장착된 고 열전도의 접착제인 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.