(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと制御ユニットが上記モータの回転軸の軸方向に並んで一体化された電動パワーステアリング装置において、
上記モータは、円筒部および上記円筒部の一側開口を塞口する底部を有するモータケースと、上記モータケース内に収納されたモータ本体と、上記モータケースの他側開口を塞口するフレームと、を備え、
上記制御ユニットは、上記モータの駆動を制御するための回路が構成された回路基板と、コネクタと、電気配線用バスバーを保持する樹脂製の中間部材と、上記回路基板および上記中間部材を内部に収納するハウジングと、を備え、
上記回路基板には、上記モータを駆動するスイッチング素子、駆動回路、および上記駆動回路を介して上記スイッチング素子を駆動するＣＰＵが実装されており、
上記フレームは、上記スイッチング素子に直接接する第１放熱部を有し、
上記回路基板と上記中間部材が、上記回転軸の軸方向に並んで配設され、
上記コネクタが、前記中間部材に一体に形成されて、上記ハウジングの切り欠きを通って突出するように配設され、
上記中間部材は、上記回路基板側に突出して上記駆動回路および上記ＣＰＵでの発熱を放熱する第２放熱部を有し、
上記円筒部、上記フレーム、および上記ハウジングの少なくとも一方が、上記コネクタの挿抜時に上記コネクタに作用する上記回転軸の軸方向の応力を受けるように構成されている電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
凸部が、上記切り欠きの内周壁面と接するように上記コネクタの外周面に形成されている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
上記制御ユニットは、上記モータの上記回転軸の出力側と反対側に配設され、前記モータ側より前記回路基板、中間部材の順に配列されている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
上記回路基板が、上記フレームの第１放熱部と上記中間部材の第２放熱部とに挟まれて配設されている請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
上記制御ユニットは、上記モータの上記回転軸の出力側に配設され、上記モータ側より上記中間部材、上記回路基板の順に配列されている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
上記モータケースが、上記底部を上記回転軸の出力側と反対側に向けて配設され、
上記ハウジングと上記フレームが、一体に形成されて、上記中間部材と上記回路基板を覆い、かつ上記モータケースの他側開口を塞口するように上記モータケースに装着され、
上記第１放熱部が、上記ハウジングの上記回路基板と相対する面を突出させて形成され、
上記スイッチング素子が、上記回路基板の上記モータと反対側の面に実装されて、上記第１放熱部に接している請求項５記載の電導パワーステアリング装置。
【請求項７】
上記コネクタの上記切り欠きを通る部分の厚みが、上記中間部材の他の部分と比較して、厚くなっている請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータと制御ユニットをモータの回転軸の軸方向に併設し、一体化した装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置においては、一般に、多数のセンサや電源系のために複数のコネクタを備えている。例えば、電源コネクタ、信号コネクタのように、そこに流れる電流の大小に応じて、複数種類存在する。特に、モータと制御ユニットを一体化した装置においては、制御ユニットは、コネクタ、回路基板、モータ駆動回路、ハウジングなどの多数の部品を配置し、一体化して構成されるので、車両への搭載性を考慮すると、制御ユニットの小型化および軽量化が求められる。
【０００３】
特許文献１に開示された電動駆動装置は、制御ユニットがモータの回転軸の出力側と反対側に配置され、モータと一体化されており、制御ユニットは、インバータ回路を構成するスイッチング素子をヒートシンクの一面側に実装し、ヒートシンクの一面側に中間部材、回路基板の順に並べて配置し、スイッチング素子、中間部材、回路基板を内包するようにケースをヒートシンクの一面側に取り付け、複数のコネクタをケースに取り付けて、構成されていた。
【０００４】
特許文献２に開示された駆動装置は、モータの回転軸の回転軸と反対側に、回路基板、パワーモジュール、ヒートシンク、カバーの順に配置して構成され、コネクタが回路基板又はパワーモジュールに取り付けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０５４０９８号
【特許文献２】特許第５３１６４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された電動駆動装置では、ケースの内部には、回路基板、中間部材、インバータ回路を構成するスイッチング素子に加えて、コネクタ、回路基板、中間部材、およびスイッチング素子を電気的、機械的に接続する部材も多数配置されていた。特に、電気配線は、コネクタの使用ピン数と同数以上の接続ターミナルが必要であり、これらすべてを組み付けるための工作上の工程も多数必要となっていた。
【０００７】
一方、特許文献２に開示された駆動装置では、コネクタは、その本体から延びる端子を回路基板又はパワーモジュールの配線に溶接又は半田により接続して、回路基板又はパワーモジュールに取り付けられており、コネクタと回路基板又はパワーモジュールとの接続に関しては、特許文献１に開示された駆動電動装置と比較すると工作性は向上されている。しかし、コネクタが挿抜されることを考慮すると、そのときに生じる応力が直接回路基板又はパワーモジュールに加わるので、コネクタと回路基板又はパワーモジュールとの間での電気的な接続不良、回路基板内又はパワーモジュール内での電気的な接続不良が発生しやすかった。
【０００８】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、制御ユニットの構造、部品を簡略化することにより、小型化、軽量化、さらには組付け性の向上を図ることができるとともに、コネクタの挿抜に起因する回路基板における電気的な接続不良の発生を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による電動パワーステアリング装置は、モータと制御ユニットが上記モータの回転軸の軸方向に並んで一体化されている。上記モータは、円筒部および上記円筒部の一側開口を塞口する底部を有するモータケースと、上記モータケース内に収納されたモータ本体と、上記モータケースの他側開口を塞口するフレームと、を備え、上記制御ユニットは、上記モータの駆動を制御するための回路が構成された回路基板と、コネクタと、電気配線用バスバーを保持する樹脂製の中間部材と、上記回路基板および上記中間部材を内部に収納するハウジングと、を備えている。上記回路基板には、上記モータを駆動するスイッチング素子、駆動回路、および上記駆動回路を介して上記スイッチング素子を駆動するＣＰＵが実装されており、上記フレームは、上記スイッチング素子に直接接する第１放熱部を有し、上記回路基板と上記中間部材が、上記回転軸の軸方向に並んで配設され、上記コネクタが、前記中間部材に一体に形成されて、上記ハウジングの切り欠きを通って突出するように配設され、上記中間部材は、上記回路基板側に突出して上記駆動回路および上記ＣＰＵでの発熱を放熱する第２放熱部を有し、上記円筒部、上記フレーム、および上記ハウジングの少なくとも一方が、上記コネクタの挿抜時に上記コネクタに作用する上記回転軸の軸方向の応力を受けるように構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、制御ユニットを、ハウジング、回路基板、コネクタが一体化された中間部材の主要３部品の構成となっているので、小型化、軽量化、工作性向上を図ることができる。
また、コネクタの挿抜による回転軸の軸方向の応力がモータケース、フレーム、ハウジングの少なくとも一方で受けられ、回路基板に加わることがないので、回路基板内での電気的な接続不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置を示す一部破断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の回路図である。
【００１３】
図１において、電動パワーステアリング装置１００は、制御ユニット１とモータ２とを備え、制御ユニット１をモータ２の回転軸２１の軸方向の一側に配設してモータ２と一体に構成されている。そして、電動パワーステアリング装置１００は、モータ２の回転軸２１の軸方向を上下方向に向けて、かつ制御ユニット１を上方に位置させて、配設される。ここでは、モータ２は３相ブラシレスモータとして説明するが、ブラシ付き、又は３相以上の多相巻線モータであってもよい。制御ユニット１は、主にＣＰＵ１０、各種回路、モータ２に電流を供給するインバータ回路３が搭載された回路基板４を中心に構成され、後述するように、モータ２の回転軸２１の出力側と反対側に配設され、モータ２と一体化されている。そして、モータ２の回転角を検出する回転センサ用ロータ５がモータ２の回転軸２１の近傍に配設されている。また、電動パワーステアリング装置１００には、車両に搭載されたバッテリ６、イグニッションスイッチ７を介して電力が供給され、センサ類８からの各種情報が入力される。
【００１４】
つぎに、制御ユニット１の回路構成について具体的に説明する。
【００１５】
回路基板４は、車速センサ、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサなどのセンサ類８からの情報に基づき、モータ２へ電力を供給する制御量を演算するＣＰＵ１０、インバータ回路３を駆動する駆動回路１１、インバータ回路３内の各部の電圧又は電流を検出するモニタ回路１２、回転センサ用ロータ５からの情報に基づき、モータ２の回転角を検出する回転角検出回路１３、定電源回路１８などを備えている。また、電源系（＋Ｂ、グランド）には、ノイズ抑制のためにコンデンサおよびコイル１７を備えている。さらに、＋Ｂ電源ラインを開閉するリレー機能を有した電源用スイッチング素子１４が、＋Ｂ電源ラインに挿入されている。このスイッチング素子１４は、例えばＦＥＴであり、電流供給方向に対して順方向と逆方向の２つの寄生ダイオードが直列に配設されている。このスイッチング素子１４は、インバータ回路３又はモータ２に故障が発生した場合などに、電力供給を強制的に遮断することができる。さらに、寄生ダイオードは、バッテリ６を逆接続した場合に、電流が流れるラインを遮断することができ、いわゆるバッテリ逆接続保護の役目も担っている。
【００１６】
インバータ回路３は、モータ巻線である３相巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の各相に対応する３つの回路部３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを備える。ここで、３つの回路部３Ｕ，３Ｖ，３Ｗは同一の構成であるので、回路部３Ｕについてのみ説明する。回路部３Ｕは、上アーム用スイッチング素子３１Ｕと、下アーム用スイッチング素子３２Ｕと、上下アーム用スイッチング素子３１Ｕ，３２Ｕの接続点とＵ相巻線との間を開閉するリレー機能を有したリレー用スイッチング素子３４と、を備えている。上下アーム用スイッチング素子３１Ｕ，３２Ｕは、ＣＰＵ１０の指令に基づきＰＷＭ駆動されるため、ノイズ抑制の目的で、コンデンサ３０Ｕが上下アーム用スイッチング素子３１Ｕ，３２Ｕと並列に接続されている。さらに、モータ２に流れる電流を検出するために、シャント抵抗３３Ｕが上下アーム用スイッチング素子３１Ｕ，３２Ｕと直列に接続されている。回路部３Ｕを構成する各部品は、コンデンサ３０Ｕを除いて、回路基板４の両面に搭載されている。以下、説明の便宜上、回路部３Ｕ，３Ｖ，３Ｗにおけるコンデンサ、上アーム用スイッチング素子、下アーム用スイッチング素子、リレー用スイッチング素子に付される符号を、３０、３１、３２、３４とする。
【００１７】
概略の機能は、ＣＰＵ１０が、センサ類８からの入力情報に基づいてモータ巻線へ供給する電流を演算し、その演算結果に基づいて駆動回路１１を介してインバータ回路３を駆動する。これにより、各相に対応するスイッチング素子３１、３２、３４が駆動され、電流がモータ巻線に供給される。また、その供給された電流値をモニタ回路１２で検出し、ＣＰＵ１０が、演算値（目標値）と実電流値との偏差に応じて、インバータ回路３の駆動をフィードバック制御する。さらに、ＣＰＵ１０は、駆動回路１１を介して電源用スイッチング素子１４の駆動を制御するとともに、回転角検出回路１３からの入力情報に基づいてモータ２の回転位置又は速度を算出し、その算出値を制御に利用している。
【００１８】
つぎに、このような回路を有する制御ユニット１とモータ２とを一体化して構成された電動パワーステアリング装置１００の各部の構造を図２に基づいて説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置を示す断面図である。図２中、電動パワーステアリング装置１００は回転軸２１の軸方向を上下方向として配設され、上側が制御ユニット１であり、下側がモータ２である。また、モータ２の出力が回転軸２１の下端部から例えば減速機（図示せず）に出力される。
【００１９】
まず、モータ２の構造について説明する。モータ２は、モータ本体が、円筒部２５ａと底部２５ｂからなる有底円筒状のモータケース２５に内蔵された構造である。このモータケース２５は、金属製であり、放熱性、および外形の形状を考慮すると、例えばアルミニウムで作製することが望ましい。モータケース２５の底部２５ｂの中央には、回転軸２１を通す貫通穴が形成され、その貫通穴には、第１軸受２６ａが取り付けられている。また、取り付け用フランジ２５ｃが、モータケース２５の底部２５ｂから径方向外方に突出するように一体に形成されている。さらに、減速機（図示せず）との接続部２５ｄが、モータケース２５の底部２５ｂから下方向に突出するように一体に形成されている。
【００２０】
モータ本体は、軸心位置に挿入された回転軸２１に固着され、永久磁石が外周面に複数極対配置されたロータ２３と、このロータ２３の外周側に隙間を介して同軸に配設され、モータ巻線２４を有するステータ２２と、備える。環状の接続リング２７が、電気配線用のバスバーを絶縁性樹脂にインサート成形して作製され、モータ巻線２４に近接して、ステータ２２の上部に配置されている。モータ巻線２４を構成する複数の巻線が、それらの巻線端を接続リング２７のバスバーに接続されて、図１に示されるように、Δ結線された３相巻線となる。そして、接続リング２７から突き出された各相の口出し線２８が、制御ユニット１側に延びている。
【００２１】
また、金属製の円盤状のフレーム２９が、モータケース２５の円筒部２５ａの最上部に内接した状態で取り付けられている。フレーム２９の中央部には、第２軸受２６ｂが取り付けられている。また、フレーム２９の中央には、回転軸２１を通す貫通穴が形成されている。さらに、フレーム２９には、各相の口出し線２８を通す貫通穴が３カ所形成されている。このように、フレーム２９は、モータ２と制御ユニット１を隔てる仕切り壁、第２軸受２６ｂの保持部、口出し線２８の貫通部などの複数の役目を担っている。さらに、フレーム２９は、制御ユニット１の放熱のためのヒートシンクの役目も担っている。このように、フレーム２９が多数の機能を担うので、部品点数を削減することができる。
【００２２】
ステータ２２は、モータケース２５の円筒部２５ａ内に圧入や焼き嵌めなどにより、内嵌状態に保持される。ロータ２３は、回転軸２１を第１軸受２６ａと第２軸受２６ｂに支持されて、ステータ２２の内周側に回転可能に配設される。そして、回転センサ用ロータ５が、回転軸２１のフレーム２９からの突出端、すなわち回転軸２１の出力側と反対側の先端に装着されている。
【００２３】
このように、モータ２は、モータ本体をモータケース２５内に収納し、モータケース２５の開口をフレーム２９で塞口する構造である。そこで、電動パワーステアリング装置１００は、制御ユニット１とモータ２とを別々に組み立てた後、両者を一体化するように構成されている。
【００２４】
つぎに、制御ユニット１の構造について説明する。制御ユニット１は、フレーム２９とハウジング１５で囲まれ領域内に、回路基板４と中間部材３６を上下方向に積層して構成されている。ハウジング１５は、例えば鉄系の金属で有底円筒状に作製され、開口側をモータケース２５の円筒部２５ａの最上部に、圧入や焼き嵌めなどにより、外嵌状態に固着されている。そこで、ハウジング１５をモータケース２５に固定するためのネジ類などの固定部材は不要となる。
【００２５】
図１の回路図に示されるＣＰＵ１０、駆動回路１１、回転角検出回路１３、電源用スイッチング素子１４、インバータ回路３を構成するスイッチング素子３１、３２などが、回路基板４の両面に分散配置されている。回路基板４は、下面に立設された複数本の脚部２０をフレーム２９に固着して、フレーム２９の上部に配設されている。フレーム２９には、その一部を上部に突出させた放熱部２９ａが形成されている。そして、回路基板４の下面に配置されたスイッチング素子１４、３１、３２が、放熱部２９ａに接触し、発熱を放熱可能となっている。なお、スイッチング素子１４，３１，３２と放熱部２９ａは、直接接する必要はなく、例えば伝熱用シートを介して接してもよい。
【００２６】
コネクタ１６ａ，１６ｂが高放熱性の絶縁性樹脂、例えば、高熱伝導フィラー（シリコン、アルミナ、マグネシウム）入りの樹脂を用いて中間部材３６と一体にモールド成形されている。中間部材３６は、コネクタ１６ａ，１６ｂの周辺を除いてほぼ円盤状に形成されている。バスバー１６ｃ，１６ｄが中間部材３６にインサート成形されている。
【００２７】
コネクタ１６ａは電源用である。バスバー１６ｃは、＋Ｂとグランドの２本ある。バスバー１６ｃの一端は、コネクタ１６ａ内に突出してコネクタピンとなり、図２中破線で示されるように、中間部材３６内を引き回され、その一部が露出して、＋Ｂ端子やグランド端子となる。図示していないが、実装される素子間を接続する電気配線用のバスバーが、中間部材３６にインサート成形されている。そして、コイル１７が、中間部材３６の上面に実装されて、＋Ｂ端子と、図示していないバスバーを介して電源用スイッチング素子１４と、に接続されている。また、コンデンサ３０が、中間部材３６の上面に実装されて、図示していないバスバーを介して電源用スイッチング素子１４と、グランド端子と、に接続されている。
【００２８】
また、コネクタ１６ｂはセンサ用である。バスバー１６ｄは、一端がコネクタ１６ｂ内に突出してコネクタピンとなり、他端が中間部材３６から下方に突出して、回路基板４の接続対象の配線パターンに接続されている。
中間部材３６は、コネクタ１６ａ，１６ｂをハウジング１５の切り欠き１５ａから上下方向と直交する方向に突出させて、回路基板４の上部に配設されている。そして、コネクタ１６ａには、車両側のハーネスが接続される。また、コネクタ１６ｂには、センサ類８からの信号線が接続される。
【００２９】
また、中間部材３６には、その一部を下方に突出させた放熱部３６ａが形成されている。そして、放熱部３６ａは、回路基板４の上面に実装されたＣＰＵ１０および駆動回路１１、さらにスイッチング素子３１，３２が実装された位置の回路基板４の上面に接する、あるいは近接するように、中間部材３６から突出されている。これにより、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１，３２での発熱が、放熱部３６ａを介して放熱される。さらに、図２中右端部には、スイッチング素子３１、３２との電気的接続ターミナル、モータ巻線２４の口出し線２８との接続ターミナルなどが配置されている。
【００３０】
コネクタ１６ａ，１６ｂは、中間部材３６と一体にモールド成形され、全体を覆うハウジング１５の切り欠き１５ａから上下方向と直交する方向に突出している。凸部１６ｅが、切り欠き１５ａの内周壁面と接するように、コネクタ１６ａ，１６ｂの外周面から突出するように形成されている。凸部１６ｅは、正確には、図２中、コネクタ１６ａ，１６ｂの上面、表面、および裏面の３面に設けられている。
【００３１】
また、柱３８が、コネクタ１６ａ，１６ｂのそれぞれから直下に延びるように、中間部材３６と一体にモールド成形されている。また、図示されていないが、複数の柱３８が、中間部材３６から真下に延びるように、中間部材３６と一体に形成されている。そして、これらの柱３８が、モータケース２５又はフレーム２９の上面に固着されている。このように、中間部材３６が、モータケース２５又はフレーム２９に固定、支持される構造となっている。柱３８は、回路基板４と接していない。そこで、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が図２中下方向に加わった場合に、回路基板４にはその応力はほとんど加わらず、柱３８を介してモータケース２５又はフレーム２９に加わるようになっている。また、その応力が図２中上方向、又は紙面の裏表方向に加わった場合には、凸部１６ｅを介してハウジング１５の切り欠き１５ａの内周壁面に加わるようになっている。
【００３２】
以上のように、コネクタ１６ａ，１６ｂと中間部材３６が一体にモールド成形され、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が回路基板４に加わらず、強度を有するハウジング１５、モータケース２５、フレーム２９に加わるように構成されているので、強度不足となることがない。
【００３３】
なお、モータ巻線２４の口出し線２８とスイッチング素子３１、３２とは、口出し線２８の延長端が中間部材３６のハスバーの延長部であるターミナル３６ｄに当接（圧接）されて、電気的に接続されている。
【００３４】
実施の形態１によれば、制御ユニット１は、ハウジング１５、回路基板４、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体化された中間部材３６の３つの主要部材で構成されるので、小型化および軽量化が図られるとともに、これらを積層することで組立性も向上することができ、ひいては別途組立されたモータ２と合体することで、装置全体の組立性も向上できる。また、コネクタ１６ａ，１６ｂが、回路基板４ではなく中間部材３６と一体化され、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が回路基板４に加わることがないようにしたので、回路基板４内での電気的な接続不良の発生を抑制できる。
【００３５】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。なお、図３において、実施の形態１と同等部位には同一符号を付している。
【００３６】
図３において、電動パワーステアリング装置１０１は、制御ユニット１Ａとモータ２とを備え、制御ユニット１Ａをモータ２の回転軸２１の出力側と反対側に配設してモータ２と一体に構成されている。そして、電動パワーステアリング装置１０１は、モータ２の回転軸２１の軸方向を上下方向に向け、かつ制御ユニット１Ａを上方に位置させて、配設される。制御ユニット１Ａは、回路基板４と、ハウジング１５と、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体に形成された中間部材３６Ａと、を備えている。
【００３７】
コネクタ１６ａ，１６ｂと中間部材３６Ａは、別部品として、それぞれモールド成形されている。コネクタ１６ａ，１６ｂには、コネクタピンがインサート成形され、中間部材３６Ａには、バスバー１６ｃがインサート成形されている。コネクタ１６ａ，１６ｂにインサート成形されたコネクタピンは、雄コネクタが挿抜されるコネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜部内を下方向に延びて根元部である接続部１６ｈに至り、接続部１６ｈで直角に２度曲げられて、接続部１６ｈから下方に延び出ている。このように、コネクタ１６ａ，１６ｂのコネクタピンは、接続部１６ｈ内に２カ所の屈曲部１６ｉを有している。
【００３８】
コネクタ１６ａは、コネクタピンの接続部１６ｈからの突出部を中間部材３６Ａのバスバー１６ｃに溶接や半田付けして、中間部材３６Ａの端部上面に固着されて、中間部材３６Ａと一体に構成されている。また、コネクタ１６ｂは、一部のコネクタピンの接続部１６ｈからの突出部を中間部材３６Ａのバスバー１６ｃに溶接や半田付けして、中間部材３６Ａの端部上面に固着され、中間部材３６Ａと一体に構成されている。
【００３９】
回路基板４の上面には、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、コンデンサ３０が実装されている。また、回路基板４の下面には、回転角検出回路１３、電源用スイッチング素子１４、インバータ回路３を構成するスイッチング素子３１、３２が実装されている。そして、回路基板４は、下面に立設された複数本の脚部２０をフレーム２９の上面に固着して、フレーム２９の上部に配設されている。回路基板４の下面に配置されたスイッチング素子１４、３１、３２が、直接、あるいは熱伝導シートを介して、放熱部２９ａに接している。
【００４０】
中間部材３６Ａは、回路基板４に比べて小面積に構成され、コイル１７がその上面に実装されている。そして、柱３８が、中間部材３６Ａのコネクタ１６ａ，１６ｂの装着部から真下に延びるように、中間部材３６Ａと一体に形成されている。さらに、柱３８が，中間部材３６Ａの下面の複数箇所から真下に延びるように、中間部材３６Ａと一体に形成されている。そして、中間部材３６Ａは、柱３８をフレーム２９の上面に固着して、回路基板４の上部に配設されている。そして、コネクタ１６ｂの残るコネクタピンの接続部１６ｈからの突出部が、中間部材３６Ａを下方に貫通して、回路基板４の接続対象の配線パターンに接続されている。
【００４１】
また、中間部材３６Ａには、その一部を下部に突出させた放熱部３６ａが形成されている。そして、放熱部３６ａは、回路基板４の上面に実装されたＣＰＵ１０および駆動回路１１に直接、あるいは伝熱用シートを介して接している。これにより、ＣＰＵ１０、駆動回路１１での発熱が、放熱部３６ａを介して放熱される。モータ巻線２４の口出し線２８は、回路基板４の配線の延長部であるターミナル３６ｄに当接（圧接）されて、電気的に接続されている。
【００４２】
ハウジング１５は、開口側をモータケース２５の円筒部２５ａの最上部に、圧入や焼き嵌めなどにより、外嵌状態に固着され、内部に、回路基板４と中間部材３６Ａを収納している。そして、コネクタ１６ａ，１６ｂが、ハウジング１５の切り欠き１５ａから上方向に突き出ている。凸部１６ｅが、切り欠き１５ａの内周壁面と接するように、コネクタ１６ａ，１６ｂの外周面から突出するように形成されている。
【００４３】
このように構成された電動パワーステアリング装置１０１では、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜方向が上下方向となっている。そして、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図３中、下方向に加わった場合には、応力は中間部材３６Ａおよび柱３８を介してフレーム２９に加わり、回路基板４にはほとんど加わらない。また、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図３中、上下方向と直交する方向に加わった場合には、応力は、凸部１６ｅを介して切り欠き１５ａの内周壁面に加わる。制御ユニット１Ａは、ハウジング１５、回路基板４、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体化された中間部材３６Ａの３つの主要部材で構成される。
したがって、実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４４】
この実施の形態２によれば、コネクタ１６ａ，１６ｂのコネクタピンが接続部１６ｈ内に屈曲部１６ｉを有している。そこで、電力供給に伴うコネクタピンの温度変化によるコネクタピンの長さ方向の伸縮が屈曲部１６ｉで吸収される。これにより、コネクタピンとバスバーとの接続部に作用する、温度変化による応力が緩和される。
コネクタ１６ａ，１６ｂの根元側に接続部１６ｈを設けているので、接続部１６ｈの高さ寸法を変更することにより、コネクタ１６ａ，１６ｂのハウジング１５の上面からの飛び出し寸法を変更できる。
コンデンサ３０には超小型タイプが用いられて、回路基板４に実装されているので、コンデンサ３０をスイッチング素子３１，３２に近接して配置することができる。
【００４５】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す断面図である。なお、図４において、実施の形態１と同等部位には同一符号を付している。
【００４６】
図４において、電動パワーステアリング装置１０２は、制御ユニット１Ｂとモータ２Ａとを備え、制御ユニット１Ｂをモータ２Ａの回転軸２１の出力側と反対側に配設してモータ２Ａと一体に構成されている。そして、電動パワーステアリング装置１０２は、モータ２Ａの回転軸２１の軸方向を上下方向に向けて、かつ制御ユニット１Ｂを上方に位置させて、配設される。
【００４７】
モータ２Ａは、ステータ２２とロータ２３からなるモータ本体と、モータケース２５と、フレーム２９Ａと、を備えている。フレーム２９Ａは、金属製の円盤状に作製され、外周縁部を肉厚とした応力受け部２９ｂを備え、モータケース２５の円筒部２５ａに圧入又は焼き嵌めにより保持される。そして、フレーム２９Ａは、円筒部２５ａの内周面の開口側に形成された段差に当接して、回転軸２１の出力側への移動が規制されている。
【００４８】
制御ユニット１Ｂは、回路基板４と、ハウジング１５Ａと、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体に形成された中間部材３６Ｂと、を備えている。
Ｌ字状のコネクタ１６ａ，１６ｂが中間部材３６Ｂと一体にモールド成形されている。そして、中間部材３６Ｂは、コネクタ１６ａ，１６ｂの周辺を除いてほぼ円盤状に形成されている。さらに、バスバー１６ｃ，１６ｄが中間部材３６Ｂにインサート成形されている。
【００４９】
コイル１７が、中間部材３６Ｂの上面に実装されて、バスバー１６ｃの＋Ｂ端子と、バスバー(図示せず）を介して電源用スイッチング素子１４と、に接続されている。また、コンデンサ３０が、中間部材３６Ｂの上面に実装されて、バスバー(図示せず）を介して電源用スイッチング素子１４と、バスバー１６ｃのグランド端子と、に接続されている。また、複数の柱３８ａが中間部材３６Ｂから真下に延びるように中間部材３６Ｂと一体に形成されている。
【００５０】
このように構成された中間部材３６Ｂは、コネクタ１６ａ，１６ｂのＬ字状の根元部下面をフレーム２９Ａの応力受け部２９ｂの上面に接するようにして、柱３８ａをフレーム２９Ａの応力受け部２９ｂの内周側の上面に固着して、フレーム２９Ａの上部に配設されている。
【００５１】
回路基板４の上面には、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２が実装されている。また、回路基板４の下面には、回転角検出回路１３、電源用スイッチング素子１４が実装されている。そして、回路基板４は、下面に立設された複数本の脚部２０を中間部材３６Ｂの上面に固着して、中間部材３６Ｂの上部に配設されている。
【００５２】
ハウジング１５Ａは、金属製であり、放熱部１５ｂが、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２に対応するようにハウジング１５Ａの底部の内壁面から突出するように形成されている。ハウジング１５Ａは、開口側をモータケース２５の円筒部２５ａの最上部に、圧入や焼き嵌めなどにより、外嵌状態に固着され、内部に、回路基板４と中間部材３６Ｂを収納している。そして、コネクタ１６ａ，１６ｂが、ハウジング１５Ａの切り欠き１５ａから上下方向と直交する方向に突き出ている。凸部１６ｅが、切り欠き１５ａの内周壁面と接するように、コネクタ１６ａ，１６ｂの外周面から突出するように形成されている。
【００５３】
放熱部１５ｂが、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２に直接、あるいは弾性を有する伝熱性シートを介して接している。バスバー１６ｄが、コネクタ１６ｂから中間部材３６Ｂに入った後、真上に延びて回路基板４の接続対象の配線パターンに接続されている。回転軸２１が、フレーム２９、中間部材３６Ｂを貫通して回転角検出回路１３の近傍まで延びている。回転センサ用ロータ５が、回転角検出回路１３と相対するように、回転軸２１の先端に配設されている。
【００５４】
このように構成された電動パワーステアリング装置１０２では、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜方向が上下方向となっている。そして、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図４中、下方向に加わった場合には、応力はフレーム２９Ａの応力受け部２９ｂに加わり、回路基板４にはほとんど加わらない。また、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図４中、上方向、および上下方向と直交する方向に加わった場合には、応力は凸部１６ｅを介してハウジング１５Ａの切り欠き１５ａの内周壁面に加わる。制御ユニット１は、ハウジング１５Ａ、回路基板４、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体化された中間部材３６Ｂの３つの主要部材で構成される。
したがって、実施の形態３においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
この実施の形態３によれば、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２が実装される回路基板４が、中間部材３６Ｂのフレーム２９Ａと反対側に配設されている。そこで、回路基板４をモータ２Ａから離して配置できるので、モータ２Ａの駆動時の、回路基板４に対するノイズの影響が少なくなる。また、放熱部２９ａが不要となり、フレーム２９Ａの薄肉化が可能となる。そして、フレーム２９Ａの外周縁部のみを肉厚として圧力受け部２９ｂを形成すれば、中間部材３６Ｂおよび回路基板４が積層されるフレーム２９Ａの圧力受け部２９ｂの内周側の領域を薄肉化できる。これにより、電動パワーステアリング装置１０３の軸方向寸法を縮小することができる。
【００５６】
また、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２での発熱が放熱部１５ｂを介してハウジング１５Ａの広い表面から放熱されるので、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子３１、３２の放熱性が高められる。
【００５７】
なお、上記実施の形態３では、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による下方向の応力をフレーム２９Ａの応力受け部２９ｂで受けるように構成されているが、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による下方向の応力をモータケース２５の円筒部２５ａで受けるように構成してもよい。
【００５８】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置を示す一部破断側面図である。なお、図５において、実施の形態１と同等部位には同一符号を付している。
【００５９】
図５において、電動パワーステアリング装置１０３は、制御ユニット１Ｃとモータ２Ｂとを備え、制御ユニット１Ｃをモータ２Ｂの回転軸２１の出力側に配設してモータ２Ｂと一体に構成されている。そして、電動パワーステアリング装置１０３は、モータ２Ｂの回転軸２１の軸方向を上下方向に向けて、かつ制御ユニット１Ｃを下方に位置させて、配設される。
【００６０】
モータ２Ｂは、モータ本体が、円筒部２５ａおよび底部２５ｂからなる有底円筒状のモータケース２５Ａに内蔵されて構成され、モータケース２５Ａの開口を下方に向けて配設されている。このモータケース２５Ａは、金属製であり、第１軸受（図示せず）が底部２５ｂの内壁面中央に取り付けられている。また、取り付け用フランジ２５ｃが、円筒部２５ａの開口端から径方向外方に突出するように一体に形成されている。
【００６１】
モータ本体は、回転軸２１を第１軸受と第２軸受２６ｂに回転可能に支持されて、モータケース２５Ａ内に配設されたロータ２３と、このロータ２３の外周側に隙間を介して同軸に配設され、モータ巻線２４を有するステータ２２と、備える。環状の接続リング２７が、電気配線用のバスバーを絶縁性樹脂にインサート成形して作製され、モータ巻線２４に近接して、ステータ２２の下部に配置されている。回転センサ用ロータ５が、回転軸２１の接続リング２７から下方に突出する部位に外嵌状態に装着されている。
【００６２】
制御ユニット１Ｃは、回路基板４と、ハウジング４０と、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体に形成された中間部材３６と、を備えている。
【００６３】
Ｌ字状のコネクタ１６ａ，１６ｂが中間部材３６と一体にモールド成形されている。そして、中間部材３６は、コネクタ１６ａ，１６ｂの周辺を除いてほぼ円盤状に形成されている。バスバー１６ｃ，１６ｄが中間部材３６にインサート成形されている。放熱部３６ａが、中間部材３６の下面に複数形成されている。
【００６４】
コイル１７が、長軸方向を上下方向と直交する方向に向けて、中間部材３６の上面に実装されて、バスバー１６ｃの＋Ｂ端子と、バスバー(図示せず）を介して電源用スイッチング素子１４と、に接続されている。また、コンデンサ３０には、超小型のコンデンサが用いられ、上下方向と直交する方向に並べられて中間部材３６の上面に実装され、それぞれ、バスバー(図示せず）を介して電源用スイッチング素子１４と、バスバー１６ｃのグランド端子と、に接続されている。また、複数の柱３８ｂ、３８ｃが中間部材３６から真上および真下に延びるように中間部材３６と一体に形成されている。さらに、複数の放熱部３６ａが、中間部材３６の下面を突出させて形成されている。
【００６５】
回路基板４の両面には、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、電源用スイッチング素子１４、インバータ回路３を構成するスイッチング素子３１、３２などが、分散配置されている。
【００６６】
そして、中間部材３６が、柱３８ｂを介して接続リング２７に支持されて、モータ２Ｂの下部に配設されている。さらに、回路基板４が、柱３８ｃを介して中間部材３６に支持されて、中間部材３６の下部に配設されている。このとき、放熱部３６ａが、それぞれ、回路基板４の上面に実装されたＣＰＵ１０および駆動回路１１、さらにスイッチング素子１４，３１，３２が実装された位置の回路基板４の上面に直接、あるいは弾性を有する伝熱性シートを介して接している。
【００６７】
ハウジング４０は、円筒部４０ａと底部４０ｂからなる有底円筒状に作製された金属製であり、放熱性、工作性、嵌合性を考慮すると、アルミニウムで作製することが望ましい。ハウジング４０の底部４０ｂの中央には、回転軸２１を通す貫通穴が形成され、その貫通穴には、第２軸受２６ｂが取り付けられている。また、取り付け用フランジ４０ｃが、円筒部４０ａの開口端から径方向外方に突出するように一体に形成されている。減速機（図示せず）との接続部４０ｄが、底部４０ｂから下方向に突出するように一体に形成されている。コネクタ１６ａ，１６ｂを突出させる切り欠き４０ｅが円筒部４０ａの開口端側に形成されている。放熱部４０ｆが、底部４０ｂの内壁面を突出させて複数形成されている。
【００６８】
ハウジング４０は、円筒部４０ａの開口端をモータケース２５Ａの円筒部２５ａの開口端に突き合わせ、取り付け用フランジ２５ｃ，４０ｃをねじ４１により締着固定して、モータケース２５Ａに取り付けられる。このとき、回転軸２１は、接続リング２７、中間部材３６、回路基板４、およびハウジング４０の底部４０ｂを貫通して外部に突き出ている。そして、回転軸２１の下端側が第２軸受２６ｂにより支持されている。回転角検出回路１３が、回転センサ用ロータ５に近接して、小基板１９を介して中間部材３６に取り付けられている。Ｌ字状のコネクタ１６ａ，１６ｂの根元部の上部側が、モータケース２５Ａの円筒部２５ａの開口端を径方向外方に直角に折り曲げた折り曲げ部２５ｅに当接している。放熱部４０ｆが、スイッチング素子３１，３２と、直接あるいは弾性を有する伝熱性シートを介して接している。凸部１６ｅが、切り欠き４０ｅの内周壁面と接するように、コネクタ１６ａ，１６ｂの外周面から突出するように形成されている。
【００６９】
このように構成された電動パワーステアリング装置１０３では、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜方向が上下方向となっている。そして、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図５中、上方向に加わった場合には、応力は折り曲げ部２５ｅを介して円筒部２５ａに加わり、回路基板４にはほとんど加わらない。また、コネクタ１６ａ，１６ｂの挿抜による応力が、図５中、下方向、および紙面と直交する方向に加わった場合には、応力は凸部１６ｅを介してハウジング４０の切り欠き４０ｅの内周壁面に加わる。制御ユニット１Ｃは、ハウジング４０、回路基板４、コネクタ１６ａ，１６ｂが一体化された中間部材３６の３つの主要部材で構成される。
したがって、実施の形態４においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７０】
この実施の形態４によれば、中間部材３６に形成された放熱部３６ａが、それぞれ、回路基板４の上面に実装されたＣＰＵ１０および駆動回路１１、さらにスイッチング素子１４，３１，３２が実装された位置の回路基板４の上面に接している。さらに、ハウジング４０の底部４０ｂの内壁面に形成された放熱部４０ｆが、スイッチング素子１４，３１，３２に接している。これにより、ＣＰＵ１０、駆動回路１１、スイッチング素子１４，３１，３２の放熱性が高められる。
【００７１】
超小型のコンデンサ３０を上下方向と直交する方向に並べて配置し、コイル１７が長軸方向を上下方向と直交する方向として中間部材３６に実装されているので、コイル１７およびコンデンサ３０の軸方向の高さが低くなり、電動パワーステアリング装置１０３の軸方向寸法を縮小することができる。
【００７２】
ハウジング４０は、中間部材３６と回路基板４を覆い、かつモータケース２５Ａの開口を塞口するようにモータケース２５Ａに装着されており、フレームの機能も担っている。そこで、フレームを省略することができるので、部品点数が削減され、電動パワーステアリング装置１０３の組立性が高められる。
【００７３】
なお、上記実施の形態４では、中間部材３６に形成された放熱部３６ａが直接、あるいは伝熱性シートを介してＣＰＵ１０および駆動回路１１に接するように構成されているが、ＣＰＵ１０および駆動回路１１の表面材料が絶縁性部材であれば、金属部材を放熱部３６ａに嵌め込み、当該金属板を介してＣＰＵ１０および駆動回路１１と放熱部３６ａとを接触させてもよい。この場合、ＣＰＵ１０および駆動回路１１での発熱が効率よく放熱部３６ａに伝導される。
【００７４】
また、上記各実施の形態では、バスバーが中間部材にインサート成形されているが、バスバーは中間部材にアウトサート成形されてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  制御ユニット、２，２Ａ，２Ｂ  モータ、４  回路基板、１５，１５Ａ  ハウジング、１５ａ  切り欠き、１５ｂ  放熱部、１６ａ，１６ｂ  コネクタ、１６ｅ  凸部、２１  回転軸、２２  ステータ(モータ本体）、２３  ロータ（モータ本体）、２５  モータケース、２５ａ  円筒部、２５ｂ  底部、２９，２９Ａ  フレーム、２９ａ  放熱部、２９ｂ  応力受け部、３１  上アーム用スイッチング素子、３２  下アーム用スイッチング素子、３６，３６Ａ，３６Ｂ  中間部材、４０  ハウジング、４０ｆ  放熱部、４０ｅ  切り欠き、１００，１０１，１０２，１０３  電動パワーステアリング装置。
【要約】
【課題】この発明は、小型化、軽量化、組付け性の向上を図ることができるとともに、コネクタの挿抜に起因する回路基板における電気的な接続不良の発生を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】この発明による電動パワーステアリング装置は、回路基板と中間部材が、回転軸の軸方向に並んで配設され、コネクタが、中間部材に一体に形成されて、ハウジングの切り欠きを通って突出するように配設され、モータケースの円筒部、フレーム、ハウジングの少なくとも一方が、コネクタの挿抜時にコネクタに作用する回転軸の軸方向の応力を受けるように構成されている。
【選択図】図２【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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