(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータと、このモータを駆動するためのモータ電流を供給するバッテリと、上記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記車両の車速を検出する車速センサと、上記モータ電流を上記補助トルクに応じて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、導電板が配線パターンを構成するように絶縁性樹脂にインサート成型され、かつ、上記モータおよび上記バッテリと電気的に接続されるコネクタが一体に形成されてなり、上記モータ電流のリップル成分を吸収するコンデンサ、上記ブリッジ回路のスイッチング動作時に発生するノイズの外部放出を防止するコイル、上記バッテリから上記ブリッジ回路に供給される上記モータ電流を開閉する電源用リレーおよび上記ブリッジ回路から上記モータに供給される上記モータ電流を開閉するモータ用リレーが搭載されてなるハウジングと、上記ハンドルの操舵トルクおよび上記車両の車速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および周辺回路素子が搭載された制御基板と、上記パワー基板に立設され、該パワー基板と上記ハウジングおよび上記制御基板とを電気的に接続する複数の端子が組み込まれた接続部材と、ヒートシンクとを備え、
上記パワー基板が上記ヒートシンク上に密接状態で固定され、上記ハウジングが上記パワー基板を覆うように上記ヒートシンク上に固定され、さらに上記制御基板が上記パワー基板に対して上下方向で重なるように上記ハウジング上に固定されてなる積層構造を採り、
さらに上記接続部材に嵌合して上記パワー基板に対して上記ハウジングを位置決めするガイド部が上記ハウジングに形成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回路装置。
【請求項２】
上記パワー基板と上記ハウジングとが、それぞれ独立して上記ヒートシンクに固定されていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項３】
上記ヒートシンクの側面が上方から下方に向かって漸次径大する傾斜面に形成され、上記制御基板、上記ハウジングおよび上記パワー基板を覆って電磁シールドする金属製のケースがその下端を上記傾斜面により外側に押し広げられて圧入状態に上記ヒートシンクに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項４】
上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングのコネクタ近傍に設けられ、接着剤流出防止用の環状の突起部が上記コイル収納用の凹部の底面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項５】
コンデンサ収納用の凹部が上記コイル収納用の凹部の開口に対して逆方向に開口するように上記ハウジングに設けられ、貫通穴が上記コンデンサ収納用の凹部の底部に穿設されていることを特徴とする請求項４記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項６】
上記パワー基板および上記制御基板が上記ヒートシンクの一側に配置され、上記コンデンサが上記パワー基板と上記制御基板との間に位置するように上記ハウジングに搭載され、上記コイル、上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーが上記ヒートシンクの他側に位置するように上記ハウジングに搭載されていることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項７】
上記接続部材の端子と上記ハウジングの上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーとの接合部が上下方向から見て上記制御基板の外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項６記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【請求項８】
上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングに設けられ、電気雑音防止用のコンデンサが上記コイル収納用の凹部の底部を挟んで上記ハウジングの反対側の面に配設され、上記配線パターンは回路パターンをタイバーで部分的につないだ上記導電板がそのタイバーを露出するように上記絶縁性樹脂にインサート成型され、その後露出されたタイバーを切断して形成され、該露出・切断されるタイバーが上記コイル収納用の凹部内に収納された上記コイルと上記電気雑音防止用のコンデンサとで挟まれた部分に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転力によって車両のステアリング装置に補助付勢する電動式パワーステアリング回路装置に関するもので、特にその回路装置の構成に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動式パワーステアリング回路装置を装備した車両では、図８に示されるように、ハンドル３０の操舵トルクを検出するトルクセンサ５０、車速を検出する車速センサ５１、操舵トルクおよび車速を取り込んでモータ４０に所要方向の補助トルクを出力させる電動式パワーステアリング回路装置１００を備えている。
【０００３】
図９は一般的な電動式パワーステアリング回路装置を一部ブロック図で示す回路図である。
図９において、４０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モータ、４１はモータ４０を駆動するためのモータ電流ＩＭを供給するバッテリである。
４２はモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量（３６００μF程度）のコンデンサ、４３はモータ電流ＩＭを検出するためのシャント抵抗器、４４はモータ電流ＩＭを補助トルクの大きさおよび方向に応じて切り換えるための複数の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ４からなるブリッジ回路、４９は電磁ノイズを除去するためのコイルである。
【０００４】
Ｌ１はコンデンサ４２の一端をグランドに接続する導電線、Ｐ１およびＰ２は半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をブリッジ接続するとともにシャント抵抗器４３およびブリッジ回路４４を接続する配線パターン、Ｐ３はブリッジ回路４４の出力端子となる配線パターンである。
４５はモータ４０およびバッテリ４１をブリッジ回路４４に接続するための複数のリード端子からなるコネクタ、Ｌ２はモータ４０およびバッテリ４１とコネクタ４５とを接続するための外部配線、４６はモータ電流ＩＭを必要に応じて通電遮断するための常開リレー、Ｐ４はリレー４６、コンデンサ４２およびシャント抵抗器４３を接続する配線パターン、Ｐ５はコネクタ４５をグランドに接続する配線パターンである。ブリッジ回路４４の出力端子となる配線パターンＰ３はコネクタ４５に接続されている。
【０００５】
４７はブリッジ回路４４を介してモータ４０を駆動するとともに、リレー４６を駆動する駆動回路、Ｌ３は駆動回路４７をリレー４６の励磁コイルに接続する導電線、Ｌ４は駆動回路４７をブリッジ回路４４に接続する導電線、４８はシャント抵抗器４３の一端を介してモータ電流ＩＭを検出するモータ電流検出手段であり、駆動回路４７およびモータ電流検出手段４８は後述するマイクロコンピュータの周辺回路素子を構成している。
５０はハンドルの操舵トルクＴを検出するトルクセンサ、５１は車両の車速Ｖを検出する車速センサである。５５は操舵トルクＴおよび車速Ｖ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をフィードバックして補助トルクに相当する駆動信号を生成するマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）であり、ブリッジ回路４４を制御するための回転方向指令Ｄ０および電流制御量Ｉ０を駆動信号として駆動回路４７に入力する。
【０００６】
マイクロコンピュータ５５は、モータ４０の回転方向指令Ｄ０および補助トルクに相当するモータ電流指令Ｉｍを生成するモータ電流決定手段５６と、モータ電流指令Ｉｍとモータ電流ＩＭとの電流偏差ΔＩを演算する減算手段５７と、電流偏差ΔＩからＰ（比例）項、Ｉ（積分）項およびＤ（微分）項の補正量を算出してＰＷＭデューティ比に相当する電流制御量Ｉ０を生成するＰＩＤ演算手段５８とを備えている。
また、図示しないが、マイクロコンピュータ５５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、異常が発生すると駆動回路４７を介してリレー４６を開放し、モータ電流ＩＭを遮断するようになっている。Ｌ５はマイクロコンピュータ５５を駆動回路４７に接続するための導電線である。
【０００７】
一般に、モータ４０とバッテリ４１との間に介在された回路要素４２〜４４、４９、配線パターンＰ１〜Ｐ５、導電線Ｌ１およびＬ２は、大電流のモータ電流ＩＭに対応するため、後述するように放熱性（耐熱性）および耐久性等を考慮して、大型に構成されている。一方、マイクロコンピュータ５５、駆動回路４７およびモータ電流検出回路４８を含む周辺回路素子ならびに導電線Ｌ３〜Ｌ５は、小電流に対応するうえ高密度が要求されるため、小型に構成されている。
【０００８】
図１０は一般的な電動式パワーステアリング回路装置の回路構成を示す平面図であり、Ｑ１〜Ｑ４、４２、４３、４５、４６、４９および５５は図９に示したものと同様のものである。この場合、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は樹脂で被覆された各一対のＦＥＴにより構成され、大容量のコンデンサ４２は３個のコンデンサにより構成され、マイクロコンピュータ５５は１チップのＩＣにより構成されている。また、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、代表的な構成要素のみを示す。
図１０において、１はシールド板およびヒートシンクの機能を兼ねた箱形の金属フレーム、２は金属フレーム１の底面上に載置された絶縁プリント基板、３は金属フレーム１の内側面に一端面が接合された例えばアルミニウム製のヒートシンクである。絶縁プリント基板２には、各回路要素４２、４３、４６、４９および５５等が載置されており、また、ヒートシンク３の他端面には各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が接合されている。
４ａ〜４ｅは配線パターンＰ１〜Ｐ５等に相当する配線板であり、大電流に専用に対応するために、絶縁プリント基板３上の配線パターンとは別に幅および厚さの大きい導電板が用いられている。
【０００９】
つぎに、図９を参照しながら、図１０に示した従来の電動式パワーステアリング回路装置の動作について説明する。
マイクロコンピュータ５５は、トルクセンサ５０および車速センサ５１から操舵トルクＴおよび車速Ｖを取り込むとともに、シャント抵抗器４３からモータ電流ＩＭを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Ｄ０と、補助トルクに相当する電流制御量Ｉ０とを生成し、導電線Ｌ５を介して駆動回路４７に入力する。
駆動回路４７は、定常駆動状態では導電線Ｌ３を介した指令により常開リレー４６を閉成しており、回転方向指令Ｄ０および電流制御量Ｉ０が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、導電線Ｌ４を介してブリッジ回路４４の各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に印加する。
これにより、モータ４０は、バッテリ４１から外部配線Ｌ２、コネクタ４５、コイル４９、リレー４６、配線パターンＰ４、シャント抵抗器４３、配線パターンＰ１、ブリッジ回路４４、配線パターンＰ３、コネクタ４５および外部配線Ｌ２を介して供給されるモータ電流ＩＭにより駆動され、所要方向に所要量の補助トルクを出力する。
【００１０】
このとき、モータ電流ＩＭは、シャント抵抗器４３およびモータ電流検出手段４８を介して検出され、マイクロコンピュータ５５内の減算手段５７にフィードバックされることにより、モータ電流指令Ｉｍと一致するように制御される。また、モータ電流ＩＭは、ブリッジ回路４４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４２により平滑されて制御される。さらに、コイル４９は、上記ブリッジ回路４４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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電動式パワーステアリング回路装置で制御されるモータ電流ＩＭの値は、軽自動車であっても２５Ａ程度であり、小型自動車では６０〜８０Ａ程度にも達する。従って、ブリッジ回路４４を構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４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、図示したよう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る。
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の発熱量を放熱するために、ヒートシンク３が必要であり、モータ電流ＩＭが大きくなればなるほど半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の個数も増加し、同時にヒートシンク３も大型化することになる。
さらに、コネクタ４５の端子から、コイル４９、リレー４６、シャント抵抗器４３およびブリッジ回路４４を経由したグランドまでの配線パターンＰ１、Ｐ２およびＰ４、ならびに、ブリッジ回路４４からモータ４０までの配線パターンＰ３の長さは、モータ電流ＩＭの大電流化、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の個数の増加、ならびに、ヒートシンクの大型化に比例して、物理的に長くなる。
【００１２】
この結果、従来の電動式パワーステアリング回路装置では、各配線パターンＰ１〜Ｐ４での電圧降下に起因する発熱量により、温度上昇が大きくなると、配線パターンＰ１〜Ｐ４の耐熱性および耐久性を損なうおそれがあるので、これを防止するために、図１０のように幅や厚さの大きい大電流専用の配線板４ａ〜４ｅが用いられている。従って、絶縁プリント基板２の大型化を招くことになる。
また、コンデンサ４２、シャント抵抗器４３、リレー４６およびコイル４９は、モータ電流ＩＭの大電流化に伴い大型化するが、これらを絶縁プリント基板２上に搭載しようとすると、搭載スペースの増大により、さらに絶縁プリント基板２の大型化を招くことになる。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、部品を実装する基板を小電流部品を実装する基板と大電流部品を実装する基板との２つの基板に分離して小型化を達成できるとともに、２つの基板を大型部品を実装するハウジングを挟んで上下に配置し、基板とハウジングとの位置合わせ機構を採用することにより、組立性を向上できる電動式パワーステアリング回路装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動式パワーステアリング回路装置は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータと、このモータを駆動するためのモータ電流を供給するバッテリと、上記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記車両の車速を検出する車速センサと、上記モータ電流を上記補助トルクに応じて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、導電板が配線パターンを構成するように絶縁性樹脂にインサート成型され、かつ、上記モータおよび上記バッテリと電気的に接続されるコネクタが一体に形成されてなり、上記モータ電流のリップル成分を吸収するコンデンサ、上記ブリッジ回路のスイッチング動作時に発生するノイズの外部放出を防止するコイル、上記バッテリから上記ブリッジ回路に供給される上記モータ電流を開閉する電源用リレーおよび上記ブリッジ回路から上記モータに供給される上記モータ電流を開閉するモータ用リレーが搭載されてなるハウジングと、上記ハンドルの操舵トルクおよび上記車両の車速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および周辺回路素子が搭載された制御基板と、上記パワー基板に立設され、該パワー基板と上記ハウジングおよび上記制御基板とを電気的に接続する複数の端子が組み込まれた接続部材と、ヒートシンクとを備え、上記パワー基板が上記ヒートシンク上に密接状態で固定され、上記ハウジングが上記パワー基板を覆うように上記ヒートシンク上に固定され、さらに上記制御基板が上記パワー基板に対して上下方向で重なるように上記ハウジング上に固定されてなる積層構造を採り、さらに上記接続部材に嵌合して上記パワー基板に対して上記ハウジングを位置決めするガイド部が上記ハウジングに形成されているものである。
【００１５】
また、上記パワー基板と上記ハウジングとが、それぞれ独立して上記ヒートシンクに固定されているものである。
【００１６】
また、上記ヒートシンクの側面が上方から下方に向かって漸次径大する傾斜面に形成され、上記制御基板、上記ハウジングおよび上記パワー基板を覆って電磁シールドする金属製のケースがその下端を上記傾斜面により外側に押し広げられて圧入状態に上記ヒートシンクに取り付けられている。
【００１７】
また、上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングのコネクタ近傍に設けられ、接着剤流出防止用の環状の突起部が上記コイル収納用の凹部の底面に設けられているものである。
【００１８】
また、コンデンサ収納用の凹部が上記コイル収納用の凹部の開口に対して逆方向に開口するように上記ハウジングに設けられ、貫通穴が上記コンデンサ収納用の凹部の底部に穿設されているものである。
【００１９】
また、上記パワー基板および上記制御基板が上記ヒートシンクの一側に配置され、上記コンデンサが上記パワー基板と上記制御基板との間に位置するように上記ハウジングに搭載され、上記コイル、上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーが上記ヒートシンクの他側に位置するように上記ハウジングに搭載されているものである。
【００２０】
また、上記接続部材の端子と上記ハウジングの上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーとの接合部が上下方向から見て上記制御基板の外側に配置されているものである。
【００２１】
また、上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングに設けられ、電気雑音防止用のコンデンサが上記コイル収納用の凹部の底部を挟んで上記ハウジングの反対側の面に配設され、上記配線パターンは回路パターンをタイバーで部分的につないだ上記導電板がそのタイバーを露出するように上記絶縁性樹脂にインサート成型され、その後露出されたタイバーを切断して形成され、該露出・切断されるタイバーが上記コイル収納用の凹部内に収納された上記コイルと上記電気雑音防止用のコンデンサとで挟まれた部分に配置されているものである。
【００２２】
【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。
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回路装置を示す一部ブロック図であり、図において図９に示した従来の回路装置と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
図１において、モータ電流を開閉するモータ用リレー６０がモータ４０と駆動回路４７との間に配設されている。そして、モータ４０とバッテリ４１との間に介在された回路要素４２〜４４、４６、４９、６０、配線パターンＰ１〜Ｐ５、導電線Ｌ１、Ｌ２は、大電流のモータ電流ＩＭに対応するために、放熱性および耐久性等を考慮して、大型に構成されている。一方、マイクロコンピュータ５５、駆動回路４７およびモータ電流検出回路４８を含む周辺回路素子、導電線Ｌ３〜Ｌ５は、小電流に対応するように高密度が要求されるため、小型に構成されている。
なお、他の回路構成は図９に示された従来の回路装置と同様であり、その動作も同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２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回路装置を示す分解斜視図、図３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回路装置を示す一部破断側面図、図４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回路装置におけるハウジングの取付方法を説明する断面図、図５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回路装置におけるケース取付前の状態を示す断面図である。
【００２４】
図２乃至図５において、制御基板６１は絶縁プリント基板からなる。そして、マイクロコンピュータ５５、駆動回路４７およびモータ電流検出回路４８を含む周辺回路素子（小電流部品）が、制御基板６１上の配線パターン（Ｌ３〜Ｌ５等）に半田付けされて実装されている。さらに、センサ信号用コネクタ６１ａが制御基板６１に設置され、操舵トルクＴおよび車速Ｖがトルクセンサ５０および車速センサ５１からマイクロコンピュータ５５に入力される。
【００２５】
パワー基板としての金属基板６２は例えばＨＩＴＴ基板（電気化学工業の商品名）からなり、制御基板６１とほぼ一致する外径形状を有し、３ｍｍ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（Ｐ１〜Ｐ４等）が１００μmの銅パターンとして形成されている。この金属基板６２は、裏面をヒートシンク６３の一側のほぼ半分に密接するようにヒートシンク６３上に取り付けられ、放熱機能が増大されている。また、ブリッジ回路４４を構成する半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、シャント抵抗器４３等の大電流部品が金属基板６２上の配線パターン（Ｌ３〜Ｌ５等）に半田付けされて実装されている。この金属基板６２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、モータ電流ＩＭが流れる回路要素を実装できるようになっている。
【００２６】
ハウジング６４は、ヒートシンク６３とほぼ一致する外径形状を有し、コネクタ４５が側面から突出するように一体に形成され、金属基板６２を覆うようにヒートシンク６３上に取り付けられている。さらに、制御基板６１が金属基板６２と上下方向で重なるようにハウジング６４上の一側に取り付けられている。
このハウジング６４は、導電板が絶縁性樹脂にインサート成型されたもので、上面側を開口とするコンデンサ収納用の凹部６４ａと下面側を開口とするコイル収納用の凹部６４ｂとが平面方向に並設され、複数の孔６４ｃが両凹部６４ａ、６４ｂの間に上下方向に貫通するように設けられ、後述する接続部材に嵌合するガイド部６４ｄが下面方向に突設され、さらにコネクタ４５が凹部６４ｂ側の側面に突設されている。そして、導電板は回路パターン以外の部分が部分的につながれてなり、その部分的につながれたタイバーが露出するように絶縁性樹脂にインサート成型され、その露出されたタイバーが切断（タイバーカット）されて、モータ４０とバッテリ４１との間に介在されるリレー４６、６０、コンデンサ４２、コイル４９等の回路要素を接続する配線パターンを構成している。また、この配線パターンの一部が露出して上記回路要素の端子を接続する電極を形成し、他の一部がコネクタ４５内に延出して導電線Ｌ２を構成している。さらに、配線パターンの一部が孔６４ｃ内に露出して、接続端子Ｃｈ、ハウジング側の電源端子Ｐｈおよびモータ端子Ｍｈを構成している。なお、少なくともリレー４６、６０の端子と接続される電極、接続端子Ｃｈ、電源端子Ｐｈおよびモータ端子Ｍｈは、制御基板６１と上下方向で重ならない位置に設けられている。
そこで、コンデンサ４２が凹部６４ａ内に納められて露出する電極に溶接され、電源用リレー４６、モータ用リレー６０およびコイル４９が凹部６４ｂ内に納められて露出する電極に溶接される。
【００２７】
ケース６５は鉄製で、金属基板６２、ハウジング６４および制御基板６１を覆うようにヒートシンク６３に取り付けられる。この時、図３に示されるように、ヒートシンク６３の側面は上方から下方に向かって漸次径大する傾斜面６３ａ（ケース挿入部）に形成されており、ケース６５の下端が傾斜面６３ａに案内されて徐々に押し広げられながらヒートシンク６３に圧入状態で装着され、その後カシメ片６５ａをカシメてヒートシンク６３に固定される。
【００２８】
接続部材６６は、複数の導電線および導電板が絶縁性樹脂にインサート成型されたもので、複数の導電線および導電板が略直方体の樹脂体６６ａの上下端面から延出し、接続端子Ｃｍ、金属基板側の電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍを構成している。また、ハウジング６４のガイド部６４ｄに嵌合される被嵌合部６６ｂが樹脂体６６ａに形成されている。
この接続部材６６はヒートシンク６３の中央側に位置する金属基板６２の縁部に沿って起立状態に取り付けられ、接続端子Ｃｍ、金属基板側の電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍの下端が金属基板６２の配線パターンに半田接合される。そして、ハウジング６４をヒートシンク６３に取り付けた際に、ガイド部６４ｄが接続部材６６の被嵌合部６６ｂに嵌合してヒートシンク６３に対して位置決めされ、接続部材６６の接続端子Ｃｍ、金属基板側の電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍの上端がハウジング６４の孔６４ｃにそれぞれ挿通される。そこで、金属基板側の電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍの上端が各孔６４ｃ内でハウジング側の電源端子Ｐｈおよびモータ端子Ｍｈに相対し、溶接一体化される。そして、接続端子Ｃｍ、Ｃｈは孔６４ｃから延出し、制御基板６１を取り付けた際に、制御基板６１の各スルーホール内に挿通され、半田接合される。これにより、制御基板６１、金属基板６２およびハウジング６４に実装された各部品とバッテリ４０およびモータ４１とがコネクタ４５を介して電気的に接続される。
【００２９】
このように構成された電動式パワーステアリング回路装置を組み立てるには、まず各電極にクリーム半田を塗布した制御基板６１上にマイクロコンピュータ５５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６１の下側から、又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６２上に半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびシャント抵抗器４３等の部品を配置し、金属基板６２上に接続部材６６を立てリベット７０で固定し、リフロ装置を用いて、クリーム半田を溶かして各部品を半田付けする。そして、接続部材６６が取り付けられた金属基板６２をヒートシンク６３にリベット７０で固定する。
また、コンデンサ４２が凹部６４ａ内に納められて露出する電極に溶接あるいはロボットハンダにより接合され、電源用リレー４６、モータ用リレー６０およびコイル４９が凹部６４ｂ内に納められて露出する電極に溶接あるいはロボットハンダにより接合され、ハウジング６４に各部品が実装される。
【００３０】
ついで、ハウジング６４を上方から金属基板６２を覆うようにヒートシンク６３上に配置し、リベット７０により固定する。この時、図４に示されるように、ハウジング６４は、そのガイド部６４ｄが接続部材６６の被嵌合部６６ｂに嵌合しつつヒートシンク６３上に配置されるので、ハウジング６４と金属基板６２との位置決めがなされる。そこで、金属基板側の接続端子Ｃｍ、電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍの上端がハウジング６４の孔６４ｃにそれぞれスムーズに挿通される。
【００３１】
ついで、制御基板６１が、図５に示されるように、ハウジング６４上に配置される。この時、ハウジング側および金属基板側の接続端子Ｃｈ、Ｃｍが制御基板６１のスルーホール内に挿入される。そこで、溶接あるいはロボットハンダにより、接続端子Ｃｈ、Ｃｍが制御基板６１の電極に接合されるとともに、電源端子Ｐｈ、Ｐｍおよびモータ端子Ｍｈ、Ｍｍ同士が接合される。
ついで、ケース６５が、金属基板６２、ハウジング６４および制御基板６１を覆うようにヒートシンク６３に取り付けられる。この時、図３に示されるように、ケース６５が、その下端がヒートシンク６３の側面に形成された傾斜面６３ａに案内されて徐々に押し広げられながらヒートシンク６３に圧入状態で装着され、その後カシメ片６５ａをカシメてヒートシンク６３に固定され、回路装置が完成される。このケース６５が金属基板６２、ハウジング６４および制御基板６１を取り囲むことによって、電磁ノイズによる装置の誤動作を防止し、装置の信頼性を向上させている。
【００３２】
このように、この実施の形態１によれば、マイクロコンピュータ５５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６１に実装されているので、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〜Ｑ４およびシャント抵抗器４３等の大電流部品が金属基板６２に実装され、この金属基板６２がヒートシンク６３に密接状態で取り付けられているので、大電流部品および配線パターンからの発熱量が金属基板６２を介してヒートシンク６３に有効に伝達され、ヒートシンク６３から外気に放熱され、金属基板６２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。
【００３３】
また、大きな取付スペースを要し、かつ、金属基板６２上に実装しにくいコンデンサ４２、コネクタ４５、リレー４６、６０およびコイル４９等の大型部品が制御基板６１と金属基板６２との中間層に位置するハウジング６４に取り付けられ、金属基板６２に立設された接続部材６６の端子に電気的に接続されているので、金属基板６２上の配線パターンと、コンデンサ４２およびリレー４６、６０の各端子との間の構造設計的自由度が大きくなり、コンパクトで配線長さを有効に短縮することができる。また、ハウジング６４の上下に配設された制御基板６１および金属基板６２も、使用スペースが有効に省略され、小型化が図られる。
【００３４】
また、金属基板６２に立設された接続部材６６に被嵌合部６６ｂを設け、かつ、ハウジング６４にガイド部６４ｄを設けているので、ハウジング６４の取付時に、被嵌合部６６ｂとガイド部６４ｄとの嵌合によりヒートシンク６３、金属基板６２およびハウジング６４の間の位置決めがなされ、接続部材６６の接続端子Ｃｍ、電源端子Ｐｍおよびモータ端子Ｍｍの上端がハウジング６４の孔６４ｃにそれぞれスムーズに挿通され、組立性を向上させることができる。
また、金属基板６２とハウジング６４とがヒートシンク６３に別々に固定されているので、金属基板６２への部品実装工程の後、ヒートシンク６３へのハウジング６４の取付工程が実施できる。そこで、金属基板６２に実装された部品の検査が簡易に行え、信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、金属基板６２および制御基板６１への部品実装工程（リフロ工程）と、ハウジング６４への部品実装工程（溶接或いはロボットハンダ工程）とを別工程で実施できるので、生産性を向上させることができる。
また、ヒートシンク６３の側面が傾斜面６３ａに形成されているので、ケース６５の下端が傾斜面６３ａに案内されて押し広げられながらヒートシンク６３に圧入される。そこで、ケース６５のヒートシンク６３への組み付け性が向上されるとともに、がたつきがなくなり振動による異音の発生が抑えられる。
また、コンデンサ４２が制御基板６１と金属基板６２との間に配設されているので、コンデンサ４２の平面方向の設置スペースが広くとれ、長さの長いコンデンサ４２を横向きに配設することができ、回路装置の高さが低くなり、小型化が図られる。
また、リレー４６、６０の端子に接合されるハウジング６４の電極、電源端子Ｐｈおよびモータ端子Ｍｈが、図５中点線Ａで示されるように、制御基板６１と上下方向で重ならない位置に設けられているので、リレー４６、６０の端子とハウジング６４の電極との接合部や電源端子Ｐｈ、Ｐｍおよびモータ端子Ｍｈ、Ｍｍ同士の接合部に対する制御基板６１の絶縁を確保するために、上下方向の絶縁スペースを採る必要がなく、高さ方向の小型化が図られる。
なお、金属基板６２としてＨＩＴＴ基板を用いているが、金属基板６２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等の金属ベース上に形成されたものであればよい。また、リレー４６、６０は、電源用リレー４６またはモータ用リレー６０のいずれか１個を取り付ける場合であってもよい。
【００３６】
実施の形態２．
図６は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回路装置におけるハウジングの部品取付状態を示す下面図である。
図６において、ハウジング６４は、上面側を開口とする凹部６４ａと下面側を開口とする凹部６４ｂとが平面方向に並設されている。そして、凹部６４ａの底部に貫通穴７１が穿設され、環状の突起部７２が貫通穴７１を取り囲むようにハウジング６４の下面に設けられている。さらに、コイル４９が納められる凹部６４ｂの底面にコイル４９を取り囲むように環状の突起部７３が設けられている。このコイル４９はハウジング６４のコネクタ４５近傍に配設される。図中斜線部は接着剤７４である。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３７】
この実施の形態２では、コンデンサ４２を納める凹部６４ａとコイル４９を納める凹部６４ｂとが開口を逆向きに形成され、凹部６４ａの底部に貫通穴７１が設けられているので、コンデンサ４２およびコイル４９を凹部６４ａ、６４ｂに逆方向から納め、その後ハウジング６４の下面側から接着剤７４を貫通穴７１から凹部６４ａ内に注入し、かつ、ハウジング６４の下面側から接着剤７４を凹部６４ｂとコイル４９との間に流し込み、接着剤７４を硬化させる。そこで、コンデンサ４２およびコイル４９が接着剤７４によりハウジング６４に仮固定され、コンデンサ４２およびコイル４９の端子を配線パターンの電極に溶接あるいはロボットハンダにより接合する。
【００３８】
この実施の形態２によれば、コンデンサ４２およびコイル４９をハウジング６４に仮固定するために、接着剤７４をハウジング６４の下面側、即ち一面側から塗布することができるので、ハウジング６４をひっくり返しながら塗布する必要がなく、コンデンサ４２およびコイル４９の仮固定作業が簡略化される。
また、コンデンサ４２およびコイル４９が仮固定されるので、溶接あるいはロボットハンダにより接合する際に、コンデンサ４２やコイル４９の脱落がなくなり、接合作業が簡略化される。
また、突起部７２が貫通穴７１を取り囲むようにハウジング６４の下面に設けられているので、突起部７２が塗布された接着剤７４の流出を阻止し、接着剤７４の塗布作業性を向上させることができる。
さらに、コイル４９が納められる凹部６４ｂの底面にコイル４９を取り囲むように突起部７３が設けられているので、突起部７３が塗布された接着剤７４の流出を阻止し、接着剤７４の塗布作業性を向上させることができる。
【００３９】
実施の形態３．
図７は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回路装置におけるハウジングの部品取付状態を示す上面図である。
図７において、電気雑音防止用のコンデンサ７５がコイル４９を納める凹部６４ｂに納められたコイル４９と対向するハウジング６４の上面に実装され、絶縁性樹脂にインサート成型された導電板の露出・切断されるタイバー７６が、コイル４９とコンデンサ７５とで挟まれる部分に配置されている。また、電源用リレー４６とモータ用リレー６０が凹部６４ｂ内に隣り合うように並んで、かつ、リレー４６、６０のコイル端子４６ａ、６０ａの幅の１／２ずらして配置されている。そして、コイル端子４６ａ、６０ａと電気的に接続されるハウジング６４の導電板の電極７７幅がコイル端子４６ａ、６０ａの幅の１／２に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００４０】
この実施の形態３では、タイバー７６がコンデンサ７５により塞がれるので、ハウジング６４の下面側から凹部６４ｂとコイル４９との間に流し込まれた接着剤７４がタイバー７６から上面側に流れ出ず、接着剤７４が不必要な部分にまで付着することが防止され、作業性が向上される。
また、電源用リレー４６とモータ用リレー６０がコイル端子４６ａ、６０ａの幅の１／２ずらして配置され、ハウジング６４の導電板の電極７７幅がコイル端子４６ａ、６０ａの幅の１／２に形成されているので、互いに干渉することなくコイル端子４６ａ、６０ａと電極７７とを接合することができ、接合作業性を向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】
この発明によれば、車両のハンドルに対して補助トルクを出力するモータと、このモータを駆動するためのモータ電流を供給するバッテリと、上記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、上記車両の車速を検出する車速センサと、上記モータ電流を上記補助トルクに応じて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、導電板が配線パターンを構成するように絶縁性樹脂にインサート成型され、かつ、上記モータおよび上記バッテリと電気的に接続されるコネクタが一体に形成されてなり、上記モータ電流のリップル成分を吸収するコンデンサ、上記ブリッジ回路のスイッチング動作時に発生するノイズの外部放出を防止するコイル、上記バッテリから上記ブリッジ回路に供給される上記モータ電流を開閉する電源用リレーおよび上記ブリッジ回路から上記モータに供給される上記モータ電流を開閉するモータ用リレーが搭載されてなるハウジングと、上記ハンドルの操舵トルクおよび上記車両の車速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および周辺回路素子が搭載された制御基板と、上記パワー基板に立設され、該パワー基板と上記ハウジングおよび上記制御基板とを電気的に接続する複数の端子が組み込まれた接続部材と、ヒートシンクとを備え、上記パワー基板が上記ヒートシンク上に密接状態で固定され、上記ハウジングが上記パワー基板を覆うように上記ヒートシンク上に固定され、さらに上記制御基板が上記パワー基板に対して上下方向で重なるように上記ハウジング上に固定されてなる積層構造を採り、さらに上記接続部材に嵌合して上記パワー基板に対して上記ハウジングを位置決めするガイド部が上記ハウジングに形成されている。従って、部品を実装する基板が小電流部品を実装する制御基板と大電流部品を実装するパワー基板との２つの基板に分離され、小型化を達成できるとともに、２つの基板を大型部品を実装するハウジングを挟んで上下に配置し、ハウジングがガイド部によりパワー基板に位置決めされ、組立性を向上できる電動式パワーステアリング回路装置を得ることができる。
【００４３】
また、上記パワー基板と上記ハウジングとが、それぞれ独立して上記ヒートシンクに固定されているので、パワー基板への部品実装工程と、ハウジングへの部品実装工程とが別工程にでき、作業性が向上される。
【００４４】
また、上記ヒートシンクの側面が上方から下方に向かって漸次径大する傾斜面に形成され、上記制御基板、上記ハウジングおよび上記パワー基板を覆って電磁シールドする金属製のケースがその下端を上記傾斜面により外側に押し広げられて圧入状態に上記ヒートシンクに取り付けられているので、ケースの挿入性が向上し、ケースとヒートシンクとのがたがなくなり、振動による異音の発生が抑えられる。
【００４５】
また、上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングのコネクタ近傍に設けられ、接着剤流出防止用の環状の突起部が上記コイル収納用の凹部の底面に設けられているので、コイル接着時に接着剤が流出せず、作業性が向上する。
【００４６】
また、コンデンサ収納用の凹部が上記コイル収納用の凹部の開口に対して逆方向に開口するように上記ハウジングに設けられ、貫通穴が上記コンデンサ収納用の凹部の底部に穿設されているので、コイルとコンデンサとを同じ方向から接着でき、作業性が向上する。
【００４７】
また、上記パワー基板および上記制御基板が上記ヒートシンクの一側に配置され、上記コンデンサが上記パワー基板と上記制御基板との間に位置するように上記ハウジングに搭載され、上記コイル、上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーが上記ヒートシンクの他側に位置するように上記ハウジングに搭載されているので、長さの長いコンデンサを横向きに設置でき、高さが低くなり、小型化が図られる。
【００４８】
また、上記接続部材の端子と上記ハウジングの上記電源用のリレーおよび上記モータ用のリレーとの接合部が上下方向から見て上記制御基板の外側に配置されているので、制御基板と接合部との絶縁用空間を設ける必要がなく、高さが低くなり、小型化が図られる。
【００４９】
また、上面若しくは下面に開口するようにコイル収納用の凹部が上記ハウジングに設けられ、電気雑音防止用のコンデンサが上記コイル収納用の凹部の底部を挟んで上記ハウジングの反対側の面に配設され、上記配線パターンは回路パターンをタイバーで部分的につないだ上記導電板がそのタイバーを露出するように上記絶縁性樹脂にインサート成型され、その後露出されたタイバーを切断して形成され、該露出・切断されるタイバーが上記コイル収納用の凹部内に収納された上記コイルと上記電気雑音防止用のコンデンサとで挟まれた部分に配置されているので、コイル接着用の接着剤の流出が防止され、不要な部分への接着剤付着がなくなり、工作性が向上する。
【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回路装置を示す一部ブロック図である。
【図２】  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回路装置を示す分解斜視図である。
【図３】  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回路装置を示す一部破断側面図である。
【図４】  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回路装置におけるハウジングの取付方法を説明する断面図である。
【図５】  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回路装置におけるケース取付前の状態を示す断面図である。
【図６】  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回路装置におけるハウジングの部品取付状態を示す下面図である。
【図７】  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回路装置におけるハウジングの部品取付状態を示す上面図である。
【図８】  一般的な電動式パワーステアリングを搭載した車両のシステム構成図である。
【図９】  一般的な電動式パワーステアリング回路装置を一部ブロック図で示す回路図である。
【図１０】  一般的な電動式パワーステアリング回路装置の回路構成を示す平面図である。
【符号の説明】
３０  ハンドル、４０  モータ、４１  バッテリ、４２  コンデンサ、４５  コネクタ、４６  電源用リレー、４９  コイル、５０  トルクセンサ、５１  車速センサ、５５  マイクロコンピュータ、６０  モータ用リレー、６１  制御基板、６２  金属基板（パワー基板）、６３  ヒートシンク、６３ａ  傾斜面、６４  ハウジング、６４ａ  コンデンサ収納用の凹部、６４ｂ  コイル収納用の凹部、６４ｄ  ガイド部、６５  ケース、６６  接続部材、７１  貫通穴、７３  突起部、７５  電気雑音防止用のコンデンサ、７６  タイバー、Ｃｍ  接続端子、Ｐｍ  電源端子、Ｍｍ  モータ端子、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４  半導体スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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