(57)【要約】【課題】基板の熱を逃がしやすいモータ及び車両用操舵装置を提供する。【解決手段】モータ３１のステータ３４及びロータ３３を収容するモータハウジング３２と、ロータ３３の回転を外部に伝達する減速機構４１を収容するとともにモータハウジング３２に取り付けられるウォームハウジング４２と、ステータ３４への給電制御を通じてロータ３３の回転を制御する制御回路を備える基板５４と、を備え、基板５４は、ウォームハウジング４２に接触した状態で、モータハウジング３２とウォームハウジング４２とが組み付くことによりこれら両者の間に形成される収容部に収容される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータの回転を外部に伝達する伝達部と、前記モータへの給電制御を通じて前記モータの回転を制御する制御部と、を備えた電動アクチュエータにおいて、
前記モータはモータハウジングに、前記伝達部は伝達部ハウジングにそれぞれ収容され、前記制御部は基板に形成されており、
前記基板は、前記伝達部ハウジングに接触した状態で、当該伝達部ハウジングと前記モータハウジングとが組み付くことによりこれら両者の間に形成される収容部に収容される電動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記制御部は、前記モータに駆動電流を流す駆動回路と、前記駆動電流を制御する制御回路と、を備えて構成され、
前記基板は、前記制御回路が設けられる制御回路部と、前記制御回路部に連続して形成され、前記駆動回路が設けられるとともに前記伝達部ハウジングに接触する駆動回路部と、を備え、これら前記制御回路部と前記駆動回路部との境界部にて折れ曲がっている電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動アクチュエータを備え、
前記モータは、前記伝達部を介して車両の操舵機構に接続され、当該操舵機構に付与するアシスト力を生成する車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータ及び車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータにより生成されたアシスト力を操舵機構に付与してユーザのステアリング操作を補助する車両用操舵装置が知られている。こうしたモータを含む電動アクチュエータとしては、特許文献１に示されるものがある。この電動アクチュエータは、制御回路が設けられた基板を備えている。当該基板は、モータハウジングと、モータトルクが伝達される減速機構が収容されたギアハウジングとの間に設けられた収容部に収容されている。すなわち、モータハウジング及びギアハウジングは、基板のハウジングとしても機能する。これにより、部品点数の増加を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７７７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に動作中の制御回路（特に半導体スイッチング素子）は発熱する。この熱によって基板が高温になると基板自体が変形したり基板と制御回路との接続部であるはんだが割れたりする等の不具合が生じやすくなることが周知である。そこで、特許文献１の基板は、モータハウジングに取り付けられている。モータハウジングは、基板のヒートシンクとして機能する。一方で、モータハウジングは、モータのヒートシンクとしても機能する。このため、モータハウジングは、モータの熱によって温度が上昇するので、その分、基板の熱の移動量が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の熱を逃がしやすい電動アクチュエータ及び車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、電動アクチュエータは、モータと、前記モータの回転を外部に伝達する伝達部と、前記モータへの給電制御を通じて前記モータの回転を制御する制御部と、を備えた電動アクチュエータにおいて、前記モータはモータハウジングに、前記伝達部は伝達部ハウジングにそれぞれ収容され、前記制御部は基板に形成されており、前記基板は、前記伝達部ハウジングに接触した状態で、当該伝達部ハウジングと前記モータハウジングとが組み付くことによりこれら両者の間に形成される収容部に収容されることを要旨とする。
【０００７】
この構成によれば、基板はモータの熱を直接吸収しない伝達部ハウジングと接触している。すなわち、伝達部ハウジングのヒートシンクとしての機能は基板のみに作用する。このため、従来のようにモータのヒートシンクとしても機能するモータハウジングに接触している基板と比較して、基板の熱が逃げやすい。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記モータに駆動電流を流す駆動回路と、前記駆動電流を制御する制御回路と、を備えて構成され、前記基板は、前記制御回路が設けられる制御回路部と、前記制御回路部に連続して形成され、前記駆動回路が設けられるとともに前記伝達部ハウジングに接触する駆動回路部と、を備え、これら前記制御回路部と前記駆動回路部との境界部にて折れ曲がっていることが好ましい。
【０００９】
折れ曲がっている境界部が設けられていない板状の基板であれば、放熱のために基板の一面を放熱のためにヒートシンクに接触させるので、ヒートシンクの接触面と反対側の面に制御回路を設ける必要がある。一方で、上記構成のように、制御回路部と駆動回路部との境界部が折れ曲がっている基板であれば、放熱部の一面をヒートシンクに接触させても制御回路部の表裏両面において制御回路を設けたり他の電気構成との接続部を設けたりすることができる。従って、表裏のどちらか一面にのみ制御回路が設けられる基板と比較して基板の大きさを小さくすることができる。また、これにより、モータハウジングと伝達部ハウジングとの間に設けられる基板の収容部を小さくすることができる。
【００１０】
上記構成の電動アクチュエータを備え、モータが伝達部を介して車両の操舵機構に接続される車両用操舵装置において、上記構成のモータは、当該操舵機構に付与するアシスト力を生成することを要旨とする。
【００１１】
この構成によれば、基板の熱が逃げやすいので、基板における不具合が発生しにくくなる。従って、アシスト力が操舵機構に付与されない状況が発生しにくくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動アクチュエータ及び車両用操舵装置は、基板の熱を逃がしやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電動パワーステアリング装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】モータの断面図。
【図３】別例を示す支持部周辺の斜視図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、別例を示す支持部周辺の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、車両用操舵装置を具体化した電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
＜電動パワーステアリング装置の概要＞
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、運転者のステアリング操作に基づいて転舵輪を転舵させる操舵機構２０、および運転者のステアリング操作を補助する操舵補助機構３０を備えている。
【００１５】
操舵機構２０は、運転者により操作されるステアリングホイール２１、およびステアリングホイール２１と一体回転するステアリングシャフト２２を備えている。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１の中心に連結されたコラムシャフト２２ａ、コラムシャフト２２ａの下端部に連結されたインターミディエイトシャフト２２ｂ、およびインターミディエイトシャフト２２ｂの下端部に連結されたピニオンシャフト２２ｃからなる。ピニオンシャフト２２ｃの下端部は、ピニオンシャフト２２ｃに交わる方向へ延びるラック軸２３（正確には、ラック歯が形成された部分２３ａ）に噛合されている。したがって、ステアリングシャフト２２の回転運動は、ピニオンシャフト２２ｃおよびラック軸２３からなるラックアンドピニオン機構２４によりラック軸２３の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラック軸２３の両端にそれぞれ連結されたタイロッド２５を介して左右の転舵輪２６，２６にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪２６，２６の転舵角θｔａが変更される。転舵輪２６，２６の転舵角θｔａが変更されることにより車両の進行方向が変更される。
【００１６】
操舵補助機構３０は、操舵補助力（アシスト力）の発生源であるモータ３１を備えている。モータ３１としては、ブラシレスモータなどの三相交流モータが採用される。モータ３１は、ウォーム＆ホイールからなる減速機構４１を介してコラムシャフト２２ａに連結されている。減速機構４１は、モータ３１の回転を減速し、モータトルクをコラムシャフト２２ａに伝達する。すなわち、コラムシャフト２２ａにモータトルクがアシスト力として付与されることにより、運転者のステアリングホイール２１の操作が補助される。なお、操舵補助機構３０が電動アクチュエータに相当し、減速機構４１が伝達部に相当する。
【００１７】
＜モータの構成＞
図２に示すように、モータ３１は、有底円筒状のモータハウジング３２に収容されたロータ３３とステータ３４とを備えている。
【００１８】
ロータ３３は、円柱状のモータシャフト３５、円筒状のロータコア３６、及び永久磁石３７を備えている。
モータシャフト３５は、軸受３８を介してモータハウジング３２に回転可能に支持されている。モータシャフト３５は、ロータコア３６に挿通した状態で同ロータコア３６に固定されている。ロータコア３６は、モータシャフト３５と一体で回転する。ロータコア３６の外周面には、永久磁石３７が固着されている。
【００１９】
ステータ３４は、モータハウジング３２の内周面に固定されるステータコア３９に３相のコイル４０が巻回されて構成されている。ステータコア３９は、ロータ３３の外周面に対向する。コイル４０は、電流が供給されることにより当該コイル４０の近傍に磁界を発生させる。コイル４０の近傍に発生した磁界と永久磁石３７の磁界との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によってロータ３３が回転する。
【００２０】
なお、モータハウジング３２の開口部３２ａは、フランジ状に形成されている。
減速機構４１は、ギアハウジング４２に収容されたウォームシャフト４３と当該ウォームシャフト４３に噛合するウォームホイール４４とを備えている。ウォームホイール４４の内部にはコラムシャフト２２ａが挿通した状態で固定されている。
【００２１】
伝達部ハウジングに相当するギアハウジング４２は、金属製とされており、前記モータハウジング３２と組み付くことにより、両ハウジング４２，３２間に収容部が形成される。この収容部は、ギアハウジング４２内に形成され、第１及び第２の収容部４５，４６を備えている。なお、直接には、前記第１の収容部４５が収容部に相当する。
【００２２】
第１の収容部４５は、有底円筒状に形成されており、軸受４７を介してウォームシャフト４３を収容している。第２の収容部４６は、第１の収容部４５の側部に連続するとともに、ウォームホイール４４を収容している。
【００２３】
ウォームシャフト４３の先端部４３ａは、モータシャフト３５の先端部３５ａに接続部材４９を介して固定されている。これにより、ウォームシャフト４３は、モータシャフト３５と一体回転する。
【００２４】
なお、第１の収容部４５、すなわちギアハウジング４２の開口部４２ａは、フランジ状に形成されている。
また、第１の収容部４５の内周面には、後述するブラケット５１（第１の円筒部５２）が載置される環状の支持部４８が突設されている。支持部４８は、ギアハウジング４２の開口部４２ａからの距離が、後述するブラケット５１を構成する第１の円筒部５２の厚みと等しく設定されている。
【００２５】
また、第１の収容部４５の内周面の一部は、第１の収容部４５の軸線と平行な平面とされている。この平面は、後述するブラケット５１の切欠５２ａに対向するとともに、これも後述する基板５４の駆動回路部５６が接触することとなる部位である。
【００２６】
図２に示すように、モータ３１の作動を制御する制御装置５０は、モータ３１のモータハウジング３２と、減速機構４１が収容されたギアハウジング４２との間に設けられている。
【００２７】
制御装置５０は、モータハウジング３２及びギアハウジング４２の両開口部３２ａ，４２ａの間に介在され、これら両者に固定されるブラケット５１を備えている。
ブラケット５１は、第１の円筒部５２と、同第１の円筒部５２のモータハウジング３２側の面に連続する第２の円筒部５３とを備えている。ブラケット５１は、後述するバスバー及びナットがインサートされている樹脂製とされている。
【００２８】
第１の円筒部５２の外径は、第１の収容部４５の内径と等しく設定されている。第１の円筒部５２における外周面の一部には、長方形の切欠５２ａが設けられている。なお、第１の円筒部５２のモータハウジング３２側の面と切欠５２ａが形成されている面とは直角をなしている。
【００２９】
第２の円筒部５３の内径は、第１の円筒部５２の内径よりも大きく設定されている。第２の円筒部５３の外径は、モータハウジング３２の開口部３２ａ及びギアハウジング４２の開口部４２ａのフランジ状に形成された部位における外径と等しく設定されている。
【００３０】
ブラケット５１は、モータハウジング３２及びギアハウジング４２に、ボルト及びナットからなる締結具５８，５９によって取り付けられる。
また、制御装置５０は、モータ３１への給電制御を通じてモータの回転を制御する制御部を備えている。前記制御部は、モータ３１に駆動電流を流す駆動回路と前記駆動電流を制御する制御回路とからなり、基板５４に形成されている。前記駆動回路は、発熱部品である半導体スイッチング素子を有している。
【００３１】
前記基板５４として、本実施形態では、パラップ（商標：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｐｒｅｐｒｅｇ  Ｌａｙ  Ｕｐ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼ばれる、熱可塑性樹脂からなる基材を絶縁層に用いた多層回路基板を採用している。この基板５４は、前記制御回路が形成された制御回路部５５と、前記制御回路部５５に連続して設けられ、前記駆動回路が形成された駆動回路部５６とを備えており、これら基板５４，制御回路部５５及び駆動回路部５６が制御部に相当する。
【００３２】
前記制御回路部５５と前記駆動回路部５６は、それぞれ長方形とされている。駆動回路部５６は、第１の円筒部５２に設けられた切欠５２ａと同じ形状とされている。基板５４は、制御回路部５５と駆動回路部５６との境界部にて直角をなすように折れ曲がっている。
【００３３】
＜制御装置の組み付け＞
次に、制御装置５０の組み付けについて説明する。
図２に示すように、まず、ギアハウジング４２、正確には第１の収容部４５にブラケット５１の第１の円筒部５２を進入させる。これにより、第１の円筒部５２は、第１の収容部４５の内周面及び支持部４８に接触し、第２の円筒部５３は、ギアハウジング４２の開口部４２ａを塞ぐ。なお、この状態では、第１の円筒部５２の切欠５２ａは、空間となる。
【００３４】
次に、基板５４の駆動回路部５６を先の空間に挿入する。駆動回路部５６は、第１の円筒部５２に設けられた切欠５２ａと同じ形状とされているので、ギアハウジング４２の内周面と接触する。また、制御回路部５５は、第１の円筒部５２のモータハウジング３２側の面と接触する。第１の円筒部５２には、図示しないバスバーがインサートされており、当該バスバーは、制御回路部５５のギアハウジング４２側の面に設けられる制御回路と接続される。また、第１の円筒部５２には、コンデンサ６１をはじめ各種の電気構成を取り付けることができる。これら電気構成は、先の図示しないバスバーを介して制御回路に接続される。
【００３５】
また、第２の円筒部５３には、バスバー６２がインサートされており、当該バスバー６２は、制御回路部５５のモータハウジング３２側の面に設けられる制御回路と接続される。
【００３６】
この状態で、締結具５８を構成するボルトがギアハウジング４２の外周側から挿入されて、第１の円筒部５２にインサートされているナットと締結することにより、ブラケット５１はギアハウジング４２に取り付けられる。駆動回路部５６は、ギアハウジング４２とブラケット５１（第１の円筒部５２）との間で挟持されるので、ギアハウジング４２に密着した状態に維持される。
【００３７】
次に、モータハウジング３２の開口部３２ａとギアハウジング４２の開口部４２ａとの間にブラケット５１の第２の円筒部５３を挟むように、モータハウジング３２を位置させる。そして、モータハウジング３２の開口部３２ａとギアハウジング４２の開口部４２ａとを締結具５９によって取り付ける。これにより、ブラケット５１は、第２の円筒部５３がモータハウジング３２及びギアハウジング４２に挟持される状態で固定される。
【００３８】
なお、モータハウジング３２がギアハウジング４２に固定されるとき、第２の円筒部５３に設けられているバスバー６２は、コイル４０に接続される。すなわち、コイル４０は、バスバー６２を介して制御回路部５５と接続される。これにより、コイル４０への給電は、制御回路部５５によって制御される。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）基板５４のうち、発熱部品を搭載した駆動回路部５６をギアハウジング４２の内周面に接触させた。ギアハウジング４２にはモータ３１の熱が直接、伝導しないので、ギアハウジング４２のヒートシンクとしての機能は、基板５４のみが享受する。したがって、従来のように、モータのヒートシンクでもあるモータハウジングを基板のヒートシンクとするよりも、基板５４の熱が逃げやすい。
【００４０】
（２）制御回路部５５と駆動回路部５６との境界部にて折れ曲がっている基板５４を採用した。これにより、制御回路部５５は、基板５４の表裏両面において各種のバスバーと接続したり制御回路を設けたりすることができる。このため、表裏のどちらか一面にのみ制御回路が設けられる基板と比較して基板５４を小さくできる。これに起因して、モータハウジング３２とギアハウジング４２との間に設けられる基板５４の収容部（第１の収容部４５）を小さくでき、ひいては、モータハウジング３２、ギアハウジング４２を小さくできる。
【００４１】
（３）第１の収容部４５の内周面に環状の支持部４８を設けた。これにより、ブラケット５１をギアハウジング４２に取り付けたとき、ブラケット５１の第１の円筒部５２は、ギアハウジング４２の第１の収容部４５の内周面及び支持部４８に接触する。すなわち、ブラケット５１とギアハウジング４２との間は、境界部にて折れ曲がって連続する二面でシールされるので、ブラケット５１とギアハウジング４２との間からギアハウジング４２の内部への異物の侵入が抑制される。
【００４２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、ギアハウジング４２（第１の収容部４５）の支持部４８は、必ずしも環状に形成されてなくてもよい。例えば、図３に示すように、基板５４の駆動回路部５６を接触させるべき平面に、コの字状の支持部４８を設けてもよい。この場合、ブラケット５１には、前記支持部４８と略同形状の嵌合部６３を形成すればよい。
【００４３】
・上記実施形態において、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、駆動回路部５６とギアハウジング４２との間に駆動回路部５６の熱を吸収してギアハウジング４２に放熱するヒートマス６４を挿入してもよい。このように構成すれば、上記実施形態よりも、基板５４の熱をギアハウジング４２に効率よく逃がすことができる。
【００４４】
・上記実施形態及び上記別例において、支持部４８を断面Ｌ字状に形成してもよい。この場合、支持部４８は、図４（ａ）に示すようにヒートマス６４のみ支持する構成であってもよいし、図４（ｂ）に示すようにヒートマス６４、基板５４、第１の円筒部５２全体を支持する構成であってもよい。また、図示は省略するが、支持部４８は、ヒートマス６４及び基板５４を支持する構成であってもよいし、ヒートマス６４が省略されている場合には基板５４のみ支持する構成であってもよい。このように構成した場合、上記実施形態及び上記別例よりもさらにギアハウジング４２の内部への異物の侵入を抑制することができる。
【００４５】
・上記実施形態において、基板５４は、制御回路部５５と駆動回路部５６との境界部を中心として直角に折れ曲がっていたが、折れ曲がっていればよい。なお、制御回路部５５と駆動回路部５６とのなす角度に第１の円筒部５２のモータハウジング３２側の面と切欠５２ａとのなす角度が合うように切欠５２ａを設けることが好ましい。
【００４６】
・上記実施形態において、基板５４は、折れ曲がっていないものであってもよい。
・上記実施形態において、モータ３１のモータトルクを伝達する減速機構４１は、コラムシャフト２２ａに接続されたが、ピニオンシャフト２２ｃに接続されていてもよい。また、減速機構４１は、ラック軸２３に接続されていてもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、モータ３１のモータトルクは、車両の操舵を補助するアシスト力として利用されたが、他の用途に利用されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…電動パワーステアリング装置、２０…操舵機構、３０…操舵補助機構（電動アクチュエータ）、３１…モータ、３２…モータハウジング、４２…ギアハウジング（伝達部ハウジング）、５４…基板（制御部）、５５…制御回路部（制御部）、５６…駆動回路部（制御部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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