(57)【要約】      （修正有）【課題】電動式パワーステアリング装置は、パワー基板の放熱性が向上した電動式パワーステアリングを得る。【解決手段】電動式パワーステアリング装置では、ハンドルに対して補助するトルクに応じて電動モータ３０の電流を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６１に、面接触してヒートシンク６４が設けられ、このヒートシンク６４には、反パワー基板６１側の面に複数個の突起６４ｄが形成されている。【選択図】図２
2005212722.tif 000002
【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電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を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、このパワー基板上に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前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が搭載された制御基板と、前記車両のバッテリと電気的に接続されるパワーコネクタと、外部配線を介して信号が入出される信号コネクタと、前記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板及び前記モータ端子が絶縁性樹脂によりインサート成形されたハウジングと、前記パワー基板に設けられ、前記パワー基板、前記ハウジング及び前記制御基板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、前記パワー基板に面接触して設けられたヒートシンクとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記ヒートシンクには、反前記パワー基板側の面に複数個の突起が形成されている電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記パワーコネクタ及び前記信号コネクタは、前記電動モータの軸線方向で、前記接続部材を挟んで前記モータ端子の反対側に配設されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記モータ端子は、前記導電板の一端に形成されているとともに、少なくとも一つの前記モータ端子に繋がる導電板の経路に、前記電動モータに供給される電流を開閉するスイッチ手段が配設され、かつこのスイッチ手段が前記ハウジングに保持されている請求項１または２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記スイッチ手段は、前記導電板と電気的に接続された端子が、前記導電板と、前記ハウジングの絶縁性樹脂で形成された保持部とにより挟まれて保持されている請求項３に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記保持部には、前記端子側に突出した凸部が形成されている請求項４に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記保持部には、低剛性部が形成されている請求項４または５に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記低剛性部は、前記端子の近傍で前記ハウジングの絶縁性樹脂に形成された長孔により設けられた幅の狭い部位である請求項６に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記パワーコネクタは、端子が前記導電板の一端に形成されているとともに、前記導電板の経路に、前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流出を防止するコイルが配設され、かつこのコイルが前記ハウジングに保持されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記コイルは、断面形状がＴ字状で大径部及び小径部からなるコアと、前記小径部に巻装されたコイル部とから構成され、前記ハウジングには前記大径部が嵌着された保持部が形成されている請求項８に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記コンデンサは、前記ハウジングに接着剤で固定されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記ハウジングには、前記コンデンサの近傍に補強用のビームが形成され、前記コンデンサは前記ビームに固定されている請求項１０に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記ハウジングには、側面に両端部に切り込み部を有する係止部が設けられ、前記制御基板、前記ハウジング及び前記パワー基板を覆って電磁シールドした金属製のケースは、前記切り込み部に挿入されて固定されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記切り込み部は、内側から外側に向かって漸次開口幅が拡大する傾斜面が形成され、前記ケースの前記ヒートシンク側の被係止部はこの傾斜面に弾性的に係合されている請求項１２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記ヒートシンクには、前記モータ端子を外部に露出した開口部が形成され、この開口部には前記モータ端子が貫通可能な貫通穴を有する絶縁性樹脂で成形されたキャップが挿入され、このキャップの一端がこの開口部を貫通して前記ハウジングに係止されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記キャップには、フランジが形成され、このフランジが前記ヒートシンクと前記電動モータの間で挟着されている請求項１４に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１６】
前記制御基板は、前記ハウジングの開口端部に形成された係止部で係止されているとともに、この係止部は、前記制御基板の抜け方向の抜け止め部と、前記制御基板の面方向の位置決めを行う位置決め部とを有している請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記抜け止め部と前記位置決め部とは、近接して配設されている請求項１６に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記ハウジングには、前記接続部材の端子列と平行な側壁に前記信号コネクタの凸部が嵌合される凹部が形成されている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記凸部には、嵌合突起が形成され、この嵌合突起は、前記凹部に形成され前記側壁の厚さ方向の幅において底部から挿入口に向かって拡幅に形成されている嵌合溝に嵌着されるようになっている請求項１８に記載の電動式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、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータを駆動制御する制御装置とを備え、制御装置が、電動モータとは別個に組立可能でブラケットを介して電動モータに組立状態で取り付けられる電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動式パワーステアリング制御装置では、制御装置は、ハンドルに対して補助するトルクに応じて電動モータの電流を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を有している。そして、この半導体スイッチング素子の作動により生じる発熱の放熱性を図るために、パワー基板にヒートシンクが重ねられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２７９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記電動式パワーステアリング制御装置では、半導体スイッチング素子の作動により生じる発熱の放熱性を図るために、パワー基板にヒートシンクが重ねられているものの、ヒートシンクは、平板形状であり、放熱面積が小さく、放熱性が悪いという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、パワー基板の放熱性が向上した電動式パワーステアリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、車両用のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を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、このパワー基板上に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、少なくとも前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前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が搭載された制御基板と、前記車両のバッテリと電気的に接続されるパワーコネクタと、外部配線を介して信号が入出される信号コネクタと、前記電動モータに電気的に接続されるモータ端子と、配線パターンを構成する導電板及び前記モータ端子が絶縁性樹脂によりインサート成形されたハウジングと、前記パワー基板に設けられ、前記パワー基板、前記ハウジング及び前記制御基板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、前記パワー基板に面接触して設けられたヒートシンクとを備え、前記ヒートシンクには、反前記パワー基板側の面に複数個の突起が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明においては、パワー基板の放熱性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
なお、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
図１において、この電動式パワーステアリング装置は、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電動モータ３０と、この電動モータ３０の駆動を制御する制御装置６０と、電動モータ３０を駆動するための電流を供給するバッテリ４と、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、制御装置６０と電動モータ３０とを電気的に接続したモータコネクタ１５と、バッテリ４と制御装置６０とを電気的に接続したパワーコネクタ６７と、車両側信号が制御装置６０に入力される車両側信号コネクタ６８ａと、トルクセンサ５と制御装置６０とを電気的に接続したトルクセンサコネクタ６８ｂとを備えている。
【０００９】
上記電動モータ３０は、固定子の構成要素である３相接続された電機子巻線２と、回転子の回転位置を検出する回転位置センサ３とを有している。
【００１０】
上記制御装置６０は、電動モータ３０に流れるモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量のコンデンサ７（２２００μＦ×３程度）と、モータ電流ＩＭを検出するためのシャント抵抗器８と、補助トルクの大きさ及び方向に応じてモータ電流ＩＭを切り替えるための複数の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６からなる３相のブリッジ回路１０と、ブリッジ回路１０のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部へ流出するのを防止するコイル１１と、制御回路１２とを備えている。
【００１１】
この制御回路１２は、シャント抵抗器８の一端を介して電動モータ３０に流れる電流を検出するための電流検出手段９と、操舵トルク信号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及び回転子の回転位置をフィードバックして補助トルクに相当する電流を演算するマイクロコンピュータ１３と、このマイクロコンピュータ１３からの指令によりブリッジ回路１０を制御する駆動信号をブリッジ回路１０に出力する駆動回路１４とを備えている。
また、マイクロコンピュータ１３は、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等以外に、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、異常が発生するとモータ電流ＩＭを遮断するようになっている。
【００１２】
上記構成の電動式パワーステアリング装置では、マイクロコンピュータ１３は、トルクセンサ５から操舵トルク、回転位置センサ３から電動モータ３０の回転子の回転位置と取り込み、また車両側信号を取り込み、シャント抵抗器８からモータ電流ＩＭを電流検出手段９を介して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、及び補助トルクに相当する電流制御量をそれぞれ生成し、駆動回路１４に入力する。駆動回路１４は、回転方向指令及び電流制御量が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、ブリッジ回路１０の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に印加する。これにより、バッテリ４から外部配線、パワーコネクタ６７、コイル１１、ブリッジ回路１０、モータリレー６９、モータコネクタ１５を介して電動モータ３０に電流が流れ、所要方向に所要量の補助トルクが出力される。
【００１３】
このとき、モータ電流ＩＭは、シャント抵抗器８及びモータ電流検出手段９を介して検出され、マイクロコンピュータ１３にフィードバックされることにより、モータ電流指令Ｉｍと一致するよう制御される。また、モータ電流ＩＭは、ブリッジ回路１０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７により平滑されて制御される。さらに、コイル１１は、上記ブリッジ回路１０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。
【００１４】
次に、上述した電動式パワーステアリング装置の具体的な構造について図に基づいて説明する。
図２は図１で説明した電動式パワーステアリング装置を示す断面図、図３は図２の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。
【００１５】
この電動式パワーステアリング装置の３相ブラシレスモータである電動モータ３０は、出力軸３２と、この出力軸３２に８極の磁極を有する永久磁石３１が固定された回転子３３と、この回転子３３の周囲に設けられた固定子３６と、出力軸３２の出力側に配設され、回転子３３の回転位置を検出する回転位置センサ３とを備えている。
固定子３６は、永久磁石３１の外周に相対した１２個の突極３４と、この突極３４に装着されたインシュレータ３５と、このインシュレータ３５に巻回され、かつＵ、Ｖ及びＷの３相に接続された電機子巻線２（２ｕ、２ｖ、２ｗ）とを有している。電機子巻線２の３個の端部は出力軸３２に向かって延びた３個の巻線端子３７に各々接続されている。
回転位置センサ３は、レゾルバで、回転子３ａ及び固定子３ｂを有している。回転子３ａの外径は、固定子３ｂと回転子３ａとの間の径方向隙間のパーミアンスが角度で正弦波状に変化するような特殊曲線になっている。固定子３ｂには励磁コイル及び２組の出力コイルが巻回されており、この回転子３ａ及び固定子３ｂ間の径方向隙間の変化を検出してｓｉｎとｃｏｓで変化する２相出力電圧を出力する。
【００１６】
電動モータ３０には減速ギヤ５０が固定されている。減速ギヤ５０は、電動モータ３０のブラケット３９に接続されたギヤケース５１と、このギヤケース５１内に設けられ出力軸３２の回転を減速するためのウォームギヤ５２と、このウォームギヤ５２に歯合したウォームホイール５３とを有している。ウォームギヤ５２の電動モータ３０側の端部にはスプラインが形成されている。出力軸３２の反回転子３３側の端部には内側にスプラインが形成されたカップリング３８が圧入されている。このカップリング３８とウォームギヤ５２の端部とがスプライン係合されており、電動モータ３０から減速ギヤ５０にトルクが伝達されるようになっている。
【００１７】
図４は図２の制御装置６０を示す分解斜視図である。
上記制御装置６０は、パワー基板６１と、略箱型の外形形状を有したハウジング６２と、絶縁プリント基板からなる制御基板６３と、パワー基板６１に重なった高熱伝導率であるアルミニウム製のヒートシンク６４と、このヒートシンク６４に固定され、内部にパワー基板６１、ハウジング６２及び制御基板６３等を覆った金属製のケース６５とを有している。
ケース６５が固定されたヒートシンク６４は、電動モータ３０の軸線と平行で、電動モータ３０のブラケット３９に固定されている。ヒートシンク６４の電動モータ３０側の片面には、放熱面積を拡大するために円柱状の突起６４ｄが多数形成されている。
【００１８】
上記パワー基板６１は、例えばＨＩＴＴ基板（電気化学工業の商品名）からなり、２ｍｍ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が１００μｍの銅パターンとして形成されている。パワー基板６１上の配線パターンには、電動モータ３０の電流を切り替えるためのブリッジ回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、モータ電流ＩＭのリップルを吸収するコンデンサ７、電動モータ３０の電流を検出するためのシャント抵抗器８等の大電流部品、及び接続部材６６の接続端子Ｃｍがそれぞれ半田付けされて実装されている。
接続部材６６は、パワー基板６１とハウジング６２とを接続し、またパワー基板６１と制御基板６３とを接続するための接続端子Ｃｍがインサート成形されて構成されている。
パワー基板６１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、電動モータ３０に流れる大電流対応の回路要素を実装できるようになっている。
【００１９】
上記制御基板６３上の配線パターンには、マイクロコンピュータ１３、駆動回路１４及びモータ電流検出回路９を含む周辺回路素子（小電流部品）が、半田付けされて実装されている。なお、図４においては、駆動回路１４及びモータ電流検出回路９を含む周辺回路素子（小電流部品）は省略されている。
【００２０】
上記ハウジング６２は、その側面にパワーコネクタ６７が一体に形成されているとともに、パワー基板６１を覆うようにヒートシンク６４上に取り付けられている。このハウジング６２は、絶縁性樹脂によりインサート成形され、複数の導電線、一端にモータ端子Ｍｍを有する導電板からなる配線パターンを有している。そして、電気的に接続する箇所においては複数の導電線、導電板がハウジング６２から露出している。さらに、ハウジング６２の上端面には制御基板６３がパワー基板６１と上下方向で重なるように取り付けられている。
このハウジング６２は、回転位置センサ３からの信号をマイクロコンピュータ１３に送るためのセンサ端子を有している。このセンサ端子のうちハウジング６２から制御基板６３側に突出した一方の端部Ｓｍ２は、制御基板６３と電気的に接続されている。センサ端子の他方の端部Ｓｍ１は、ヒートシンク６４の隅部に形成された穴６４ａを通って電動モータ３０の回転位置センサ３と電気的に接続されている。
【００２１】
ハウジング６２からヒートシンク６４側に突出したモータ端子Ｍｍは、ヒートシンク６４の縁部に形成された開口部６４ｂを通じて電動モータ３０に挿入され、巻線端子３７と電気的に接続されている。モータ端子Ｍｍは、３つの経路が並列に配置されているとともに外側の２つの経路には、各々直列に、ブリッジ回路１０から電動モータ３０に供給されるモータ電流ＩＭを通電、遮断するスイッチ手段であるモータリレー６９が接続されている。モータリレー６９の上部には、それぞれ対面した一対の端子６９ａが設けられている。
【００２２】
ハウジング６２には、図５に示すように周縁部に突起した保持部６２ｂを有し下面側から挿入されたコイル１１を収納するコイル収納部６２ａが形成されている。このコイル１１は、断面形状がＴ字状で大径部１１ｂ及び小径部１１ｄを有するコア１１ａと、この小径部１１ｄに巻装されたコイル部１１ｅとを有している。コイル収納部６２ａは、コイル１１が収納される前の状態では、保持部６２ｂの内径寸法は、コア１１ａの大径部１１ｂの外径寸法よりも小さく形成されており、コイル１１は、コア１１ａの大径部１１ｂが保持部６２ｂに圧入されて保持されている。コイル１１の端子１１ｃは、コイル収納部６２ａに形成された孔６２ｃを貫通してハウジング６２の上面側に突出し、ハウジング６２の絶縁性樹脂から露出した導電板９０に溶接により電気的に接続されている。
【００２３】
また、ハウジング６２には、図６に示すように、下面側から装着されたモータリレー６９を収納するリレー収納部６２ｄと、このリレー収納部６２ｄの底面にモータリレー６９の端子６９ａを保持するための保持部６２ｅとが形成されている。この保持部６２ｅは、長孔６２ｖにより貫通孔６２ｗとの間の幅寸法が狭くなった低剛性部６２ｇと、この低剛性部６２ｇの中間部に形成され端子６９ａ側に突出した凸部６２ｆとを有している。
モータリレー６９がリレー収納部６２ｄに収納される前の状態では、凸部６２ｆとハウジング６２の絶縁性樹脂から露出した導電板９０との間の隙間は、モータリレー６９の端子６９ａの厚さ寸法よりも狭く形成されている。モータリレー６９がリレー収納部６２ｄに収納される際に、端子６９ａにより上記隙間が押し拡げられ、低剛性部６２ｇが弾性変形することにより生じた弾性力で端子６９ａが導電板９０側に押し付けられ、モータリレー６９がハウジング６２に保持されるようになっている。
モータリレー６９の端子６９ａは、リレー収納部６２ｄの貫通孔６２ｗを貫通してハウジング６２の上面から突出し、導電板９０に溶接されて電気的に接続されている。
なお、低剛性部６２ｇについては、長孔６２ｖを形成して貫通孔６２ｗとの間の幅寸法が狭くして形成しているが、モータリレー６９の端子６９ａに当接する部位の材質については、端子６９ａに対して弾性力で押圧し得る弾性材であってもよい。
【００２４】
また、ハウジング６２の内側には、図７に示すように、各側壁間を連結して剛性を高めるためのビーム６２ｈが設けられている。このビーム６２ｈの高さは、コンデンサ７の側面近傍では、その上端面がコンデンサ７の上面と略一致する高さである。コンデンサ７の上端部は、ビーム６２ｈの上端部とシリコン接着剤７０により固定されている。
【００２５】
また、ハウジング６２の隅部には、ハウジング６２と一体成形されたパワーコネクタ６７が設けられている。このパワーコネクタ６７は、コイル１１と電気的に接続された導電板９０の一端部である端子６７ａを有している。このパワーコネクタ６７の端子６７ａは、車両のバッテリ４と電気的に接続されている。
【００２６】
また、制御基板６３の片側縁部には、図４に示すように、保持孔６３ａが形成されている。この保持孔６３ａに信号コネクタ６８の凸部６８ｅが圧入されて、信号コネクタ６８は制御基板６３に固定されている。この信号コネクタ６８は、外部配線を介して車両側信号が入出力される車両用信号コネクタ６８ａと、トルクセンサ５からの信号が入力されるトルクセンサコネクタ６８ｂとから構成され、絶縁性樹脂で一体的に成形されている。パワーコネクタ６７及び信号コネクタ６８は、電動モータ３０の軸線方向において接続部材６６を挟んでモータ端子Ｍｍの反対側に配置されている。なお、トルクセンサコネクタ６８ｂ及び車両用信号コネクタ６８ａは個別であってもよい。
【００２７】
また、ハウジング６２では、図８に示すように、パワー基板６１上に固定された接続部材６６の接続端子Ｃｍの列と平行な側壁に、信号コネクタ６８の凸部６８ｃが挿入される凹部６２ｋが形成されている。ハウジング６２の凹部６２ｋの内壁面には、直線状に延びかつ入口部が拡幅の嵌合溝６２ｍが形成されている。信号コネクタ６８の凸部６８ｃの外壁面には外壁面を直線状に囲って延びた嵌合突起６８ｄが形成されている。ハウジング６２の側壁の厚さ方向における、嵌合溝６２ｍ及び嵌合突起６８ｄの幅寸法は、凹部６２ｋの底面から上方に向かって漸次拡大している。
信号コネクタ６８の凸部６８ｃは、ハウジング６２の凹部６２ｋに挿入されると、嵌合突起６８ｄは、嵌合溝６２ｍの拡幅の入口部から案内されて嵌合溝６２ｍの奥側に挿入され、最後には嵌合溝６２ｍに嵌着され、信号コネクタ６８はハウジング６２に嵌着されるようになっている。
【００２８】
図９に示すように、制御基板６３は、ハウジング６２の開口部に形成された係止部６２ｎで係止されている。この係止部６２ｎは、制御基板６３の抜けを防止する鈎形状の抜け止め部６２ｐと、この抜け止め部６２ｐに近接して設けられ制御基板６３の面方向の位置決めを行う位置決め部６２ｑとから構成されている。
また、制御基板６３には、図４に示すように信号コネクタ６８の近傍にスルーホール６３ｂが形成されている。このスルーホール６３ｂには信号コネクタ６８の端子６８ｆが貫通している。また、制御基板６３には接続端子Ｃｍ、センサ端子Ｓｍ２が貫通したスルーホール６３ｃが形成されている。
【００２９】
ケース６５は、鉄製で、パワー基板６１、ハウジング６２及び制御基板６３を覆ってヒートシンク６４に取り付けられている。図６に示すようにハウジング６２側面の下端部には横方向に延びた係止部６２ｘが形成されている。この係止部６２ｘの両端部にはそれぞれ切り込み部６２ｒが形成されている。この切り込み部６２ｒでは、長手方向の両外側方向に向かって漸次拡大する傾斜面６２ｓが形成されている。この切り込み部６２ｒにはケース６５の下端部に形成された被係止部６５ａ（図４参照）が圧入されている。また、ケース６５の下端部にはカシメ片６５ｂが形成されており、カシメ片６５ｂのカシメ加工により、ケース６５はヒートシンク６４に固定されている。
【００３０】
ヒートシンク６４の開口部６４ｂには、絶縁性樹脂製のキャップ７２が図４において矢印Ａの方向から挿入されている。キャップ７２には、図１０に示すように貫通孔７２ａが形成されている。この貫通孔７２ａは、図１０の紙面に向かって垂直に３列並列に形成されており、個々の貫通孔７２ａには電機子巻線３７と電気的に接続されるモータ端子Ｍｍが貫通している。
このキャップ７２の上部には、端部に三角状の凸部７２ｃを有する係止部７２ｂが形成されている。一方、ハウジング６２の側壁には、係止部７２ｂが挿入される溝６２ｔが形成されている。この溝６２ｔには凸部７２ｃと係止される断面形状が三角状の凸部６２ｕが形成されている。
キャップ７２の中間部にはヒートシンク６４と平行に延びたフランジ７２ｄが形成されている。ヒートシンク６４の開口部６４ｂの内側周囲にはフランジ７２ｄが収納される凹部６４ｃが形成されている。キャップ７２は、フランジ７２ｄがヒートシンク６４の凹部６４ｃとブラケット３９とで挟まれて固定されている。
【００３１】
次に、上記のように構成された電動式パワーステアリング装置の組立手順について説明する。
まず、電動モータ３０を組み立てるが、出力軸３２に永久磁石３１を接着固定後、着磁器で８極に着磁し、第１の軸受４０の内輪を圧入して回転子３３を作製する。
次に、固定子３６の１２個の突極３４にインシュレータ３５を介してＵ、Ｖ及びＷの各相の電機子巻線２ｕ、２ｖ、２ｗを巻装する。この電機子巻線２ｕ、２ｖ、２ｗは、それぞれ電気角で１２０度位置を移動して巻装しており、また各４個の巻線部で形成する。Ｕ相各巻線部の巻始め同士、巻終わり同士を接続し、Ｕ相の電機子巻線２ｕを形成する。同様にしてＶ相及びＷ相の電機子巻線２ｖ、２ｗを形成した後、Ｕ、Ｖ及びＷ相の電機子巻線２ｕ、２ｖ、２ｗの各巻終わりをお互いに接続して中性点とする。また、Ｕ、Ｖ及びＷ相の電機子巻線２ｕ、２ｖ、２ｗの巻始めをそれぞれ巻線端子３７に接続する。
その後、この固定子３６をヨーク４１に圧入する。
【００３２】
次に、ブラケット３９に第２の軸受４２の外輪を固定後、第２の軸受４２の内輪に回転子３３の出力軸３２を圧入し、回転位置センサ３の回転子３ａ及びカップリング３８を出力軸３２に圧入する。さらに、このブラケット３９に回転位置センサ３の固定子３ｂを固定する。その後、ブラケット３９に固定子３６が組み込まれたヨーク４１を挿入し、その後ネジ（図示せず）で固定する。
【００３３】
次に、制御装置６０の組立手順について説明する。
先ず、各電極にクリーム半田を塗布した制御基板６３上にマイクロコンピュータ１３及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６３の下側から、また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パワー基板６１上に半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ７及びシャント抵抗器８等の部品を配置し、パワー基板６１上に接続部材６６を置いてネジ７３を用いて固定し、リフロ装置を用いてクリーム半田を溶かし、各部品及び接続部材６６の端子を半田付けする。
【００３４】
次に、ハウジング６２の所定の位置にコイル１１、モータリレー６９を納める。このとき、図５に示すようにコイル１１はコア１１ａの大径部１１ｂがハウジング６２の保持部６２ｂに圧入されて保持される。また、図６に示すようにモータリレー６９は、保持部６２ｅの凸部６２ｆとハウジング６２から露出した導電板９０の隙間が端子６９ａより狭く形成されているので、モータリレー６９が挿入されると端子６９ａにより隙間が押し拡げられ、低剛性部６２ｇの弾性力により端子６９ａが導電板９０に押圧され、モータリレー６９がハウジング６２に保持される。
その後、これらの部品をハウジング６２に保持された状態で導電板９０、モータ端子Ｍｍと溶接により接合する。
【００３５】
次に、パワー基板６１を上方からヒートシンク６４上に配置し、ネジ７４により固定する。その後、そのパワー基板６１の上にハウジング６２を配置し、ネジ７５で固定する。このとき、パワー基板６１は、四隅のネジ７４によりヒートシンク６４に固定されるので、パワー基板６１がヒートシンック６４に密着する。その後、ハウジング６２の絶縁性樹脂から露出した導電板９０及びモータ端子Ｍｍをパワー基板６１上の接続部材６６の接続端子Ｃｍとそれぞれ溶接により電気的に接続する。
その後、コンデンサ７の上部と、ハウジング６２のビーム６２ｈの上部を接着剤７０により固定する。
【００３６】
次に、信号コネクタ６８の端子６８ｆを制御基板６３のスルーホール６３ｂに挿入するとともに、信号コネクタ６８の凸部６８ｅを制御基板６３の保持孔６３ａに圧入して保持する。
その後、信号コネクタ６８と反対側の制御基板６３の端面をハウジング６２の位置決め部６２ｑに当て、接続端子Ｃｍ及びハウジング６２のセンサ端子Ｓｍ２等を、制御基板６３のスルーホール６３ｃに挿入しながら制御基板６３をハウジング６２の上部に装着する。このとき、信号コネクタ６８の凸部６８ｃをハウジング６２の凹部６２ｋに挿入し、嵌合突起６８ｄを嵌合溝６２ｍに案内されながら挿入して、信号コネクタ６８をハウジング６２に嵌着する。そして、制御基板６３をハウジング６２上の係止部６２ｎで係止するとともに、信号コネクタ６８をネジ７１でハウジング６２に固定する。
その後、スルーホール６３ｂ、６３ｃに挿入された端子６８ｆ、Ｃｍ、Ｓｍ２を部分噴流により一括で半田付け接合する。
【００３７】
次に、ケース６５をハウジング６２の上部から挿入し、カシメ片６５ｂをカシメてヒートシンク６４に固定する。このとき、ケース６５下方の端部６５ａが傾斜面６２ｓに案内されながら切り込み部６２ｒに挿入される。
【００３８】
その後、モータ端子Ｍｍにキャップ７２の貫通孔７２ａを挿入し、ヒートシンク６４の開口部６４ｂにキャップ７２を挿入する。このとき、ハウジング６２の溝６２ｔにキャップ７２の係止部７２ｂが挿入され、キャップ７２の凸部７２ｃがハウジング６２の凸部６２ｕを乗り越えることにより、キャップ７２がハウジング６２に係止される。
【００３９】
次に、別々に組み立てられた電動モータ３０及び制御装置６０を組み立てる。
先ず、図３に示すように、電動モータ３０のブラケット３９にネジ７６で制御装置６０を固定する。このとき、回転位置センサ３の電動モータ側コネクタ８０ｂと制御装置側コネクタ８０ａ（図４参照）とが嵌合されて電気的に接続される。また、ヒートシンク６４が電動モータ３０のブラケット３９に取り付けられることにより、ヒートシンク６４の凹部６４ｃとブラケット３９でキャップ７２のフランジ７２ｄが挟まれ、キャップ７２が固定される。
最後に、電動モータ３０の巻線端子３７と制御装置６０のモータ端子Ｍｍとをネジ７７で固定し、電気的に接続することで、電動モータ３０と制御装置６０とが一体化され、電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。
【００４０】
以上説明したように、この実施の形態１の電動式パワーステアリング装置では、電動モータ３０のブラケット３９にネジ７６で制御装置６０が固定されているので、電動モータ３０と制御装置６０とを電気的に接続する外部配線及びコネクタが不要であり、装置のコストが低減でき、電力ロスも低減できるとともに、放射ノイズを抑制することができる。
【００４１】
また、電動モータ３０のブラケット３９にネジ７６で制御装置６０が固定され、回転位置センサ３の電動モータ３０側のコネクタ８０ｂと制御装置６０側のコネクタ８０ａが嵌合されて電気的に接続されるので、外部配線が不要となり、装置のコストが低減できる。
【００４２】
また、マイクロコンピュータ１３及びその周辺回路素子等の小電流部品のみが制御基板６３に実装されているので、この制御基板６３については、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。
【００４３】
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ７及びシャント抵抗器８等の大電流部品がパワー基板６１に実装され、このパワー基板６１がアルミニウム製のヒートシンク６４に密接状態で取り付けられているので、パワー基板６１上の大電流部品及び配線パターンからの発熱がヒートシンク６４から外気に放熱され、また、ヒートシンク６４から電動モータ３０のブラケット３９を経由してギヤケース５１に放熱される。その結果、パワー基板６１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及び耐久性を損なうこともない。
また、ヒートシンク６４の電動モータ３０側では、放熱面積を拡大するための突起６４ｄが形成され、この突起６４ｄが円柱状であるので、強制空冷または自然対流による空気の流れ方向に制限が少なく、制御装置６０の装着方向の自由度が増大する。
【００４４】
また、パワーコネクタ６７は、電動モータ３０の軸線方向で、接続部材６６を挟んでモータ端子Ｍｍの反対側に配置されているので、導電板９０の長さが短くなり、電力ロスが低減できる。また、ハウジング６７の同一の側面にパワーコネクタ６７と信号コネクタ６８とが同一のハウジング６２の側面に配置されているので、車両側コネクタの挿抜が容易になり、車両への搭載性が向上する。
【００４５】
また、モータ端子Ｍｍの経路に、ブリッジ回路１０から電動モータ３０に供給されるモータ電流ＩＭを通電、遮断するスイッチ手段であるモータリレー６９が溶接で電気的に接続されるが、このモータリレー６９挿入時にハウジング６２に保持されるので、他の手段でモータリレー６９を保持する必要がなく、溶接の作業性が向上する。
【００４６】
また、モータリレー６９の保持部６２ｅには、ハウジング６２の絶縁性樹脂で形成された凸部６２ｆが形成されているので、モータリレー６９挿入時にハウジング６２により強固に保持される。
【００４７】
また、モータリレー６９の保持部６２ｅは、長孔６２ｖにより絶縁性樹脂の幅が狭くなった低剛性部６２ｇが形成され、モータリレー６９が挿入されると端子６９ａにより低剛性部６２ｇが弾性変形して保持部６２ｅの隙間が押し拡げられるので、モータリレー６９の挿入力が低減されるとともに、端子６９ａの厚さばらつきも吸収でき、装置の組立性の向上が図られる。
【００４８】
また、ハウジング６２に一体成形されたパワーコネクタ６７は、端子６７ａが導電板９０の一端に形成され、導電板９０の経路にはブリッジ回路１０のスイッチング動作時に発生するノイズを外部へ流出するのを防止するコイル１１が溶接で電気的に接続されるが、このコイル１１挿入時にハウジング６２に保持されるので、他の手段でコイル１１を保持する必要がなく、溶接の作業性が向上する。
【００４９】
また、コイル収納部６２ａの底面に絶縁性樹脂で保持部６２ｂが形成されるとともに、コア１１ａのＴ字状縦方向断面の大径部１１ｂの外径に対して、ハウジング６２の保持部６２ｂの内径が小さく形成され、コイル１１挿入時にコア１１ａの大径部１１ｂがハウジング６２の保持部６２ｂに圧入されて保持されるので、追加部品の必要がなく、装置のコストが低減できる。
【００５０】
また、モータ電流ＩＭのリップルを吸収するコンデンサ７がハウジング６２にシリコン接着剤７０により固定されているので、振動に対する耐力が向上し、装置の信頼性が向上する。
【００５１】
また、ハウジング６２の内側に絶縁性樹脂で補強用のビーム６２ｈが一体成形されるとともに、コンデンサ７近傍のビーム６２ｈの上端がコンデンサ７の上端と略一致した高さに形成されて、コンデンサ７の上端部がビーム６２ｈの上端部とシリコン接着剤７０により固定されているので、装置の組立性が向上する。
【００５２】
また、パワー基板６１、ハウジング６２及び制御基板６３を覆うようにヒートシンク６４に取り付けられる鉄製のケース６５が、ハウジング６２の側面に形成された係止部６２ｘの切り込み部６２ｒに挿入されて保持されるので、振動による異音の発生が抑制される。
【００５３】
また、この切り込み部６２ｒは、内側から外側に向かって漸次開口幅が拡大する傾斜面６２ｓが形成されるとともに、ケース６５挿入時、ケース６５下方の端部６５ａが傾斜面６２ｓに案内されながら切り込み部６２ｒに挿入され、ケース６５下方の端部６５ａが切り込み部６２ｒに押し付けられた状態で装着されるので、ケース６５の挿入性が向上し、ケース６５とハウジング６２の「がたつき」が無くなり、振動による異音の発生が抑制される。
【００５４】
また、ヒートシンク６４には、モータ端子Ｍｍを外部に突出する開口部６４ｂが形成されるとともに、この開口部６４ｂには、モータ端子Ｍｍが貫通可能な貫通穴７２ａが形成された絶縁性樹脂製のキャップ７２が外側から挿入され、このキャップ７２の一端側上部に形成された係止部７２ｂの三角状の凸部７２ｃが、ハウジング６２の側壁に形成された溝６２ｔの三角状の凸部６２ｕを乗り越えることにより、キャップ７２がハウジング６２に係止されるので、ネジ等で固定する必要がなく、装置の組立性の向上が図られ、装置のコストが低減できる。
【００５５】
また、キャップ７２にフランジ７２ｄが形成されるとともに、ヒートシンク６４の開口部６４ｂの周囲に凹部６４ｃが形成され、ヒートシンク６４が電動モータ３０のブラケット３９に取り付けられることにより、ヒートシンク６４の凹部６４ｃとブラケット３９でキャップ７２のフランジ７２ｄが挟まれてキャップ７２が固定されるので、振動に対する耐力が向上し、装置の信頼性が向上する。
【００５６】
また、制御基板６３がハウジング６２上部の開口端部に形成された係止部６２ｎで係止され、この係止部６２ｎは、制御基板６３の抜けを防止する抜け止め部６２ｐと、制御基板６３の面方向の位置決めを行う位置決め部６２ｑから構成されているので、制御基板６３の抜けの防止と面方向の位置決めを別々に行うことができ、装置の組立性の向上が図られる。
【００５７】
また、制御基板６３の係止部６２ｎの抜け止め部６２ｐと位置決め部６２ｑが近接して配置されているので、制御基板６３の位置決めを容易に行うことができ、装置の組立性の向上が図られる。
【００５８】
また、接続部材６６の接続端子Ｃｍの列と平行なハウジング６２の側壁に、信号コネクタ６８の凸部６８ｃが挿入される凹部６２ｋが形成されるとともに、ハウジン６２の凹部６２ｋの内壁面には、直線状に延びかつ入口部が拡幅の嵌合溝６２ｍが形成され、信号コネクタ６８の凸部６８ｃの外壁面には外壁面を直線状に囲って延びた嵌合突起６８ｄが形成されているので、信号コネクタ６８のハウジング６２に対する挿入を容易にでき、装置の組立性の向上が図られる。
【００５９】
また、嵌合溝６２ｍ及び嵌合突起６８ｄの嵌合部の幅は、ハウジング６２の側壁の厚さ方向において、底部である下方から挿入口である上方に向かって漸次拡く形成されているので、信号コネクタ６８と反対側の制御基板６３の端面を位置決め部６２ｑに当てて、接続端子Ｃｍ及びハウジング６２のセンサ端子Ｓｍ２等を、制御基板６３のスルーホール６３ｃに挿入しながら制御基板６３をハウジング６２の上部に装着することが容易にでき、装置の組立性の向上が図られる。
【００６０】
なお、上記の実施の形態では、永久磁石３１の極数を８極、固定子３６の突極数を１２個としたが、この組み合わせに限定されるものではなく、他の極数と突極数の組み合わせであってもよい。
また、パワー基板６１としてＨＩＴＴ基板を用いているが、パワー基板６１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ニウム等の伝熱性のよい金属ベース上に形成されたものや、銅のような熱伝導性のよい他のパワー基板であってもよく、セラミック基板であってもよい。
また、回転位置センサ３はレゾルバを用いているが、レゾルバに限定されるものではなく磁気抵抗器（ＭＲ）、巨大磁気抵抗器（ＧＭＲ）やホール素子またはホールＩＣ等他の磁気検出素子を用いたものであってもよい。
また、電動モータ３０はブラシレスモータに限定されるものでなく、インダクションモータ、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）またはブラシ付のＤＣモータであってもよい。モータリレー６９は３個を取り付ける場合であってもよい。また、各部品の固定にネジを用いたが、リベット等他の固定手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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装置を示すブロック図である。
【図２】図１の電動式パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図３】図１の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。
【図４】図１の制御装置を示す分解斜視図である。
【図５】図１の制御装置のコイルを含む部分断面図である。
【図６】図１の制御装置のモータリレーの端子を含む部分斜視図である。
【図７】図１の制御装置のコンデンサ、コイルを含む部分斜視図である。
【図８】図１の制御装置のハウジングに制御基板が組み付けられる様子を示す斜視図である。
【図９】図１の制御装置のハウジングの係止部を含む部分斜視図である。
【図１０】図３のキャップを含む部分断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
４  バッテリ、５  トルクセンサ、７  コンデンサ、１０  ブリッジ回路、１１  コイル、１１ａ  コア、１１ｂ  大径部、１１ｄ  小径部、１１ｅ  コイル部、１３  マイクロコンピュータ、３０  電動モータ、６０  制御装置、６１  パワー基板、６２  ハウジング、６２ａ  コイル収納部、６２ｂ  保持部、６２ｅ  保持部、６２ｆ  凸部、６２ｇ  低剛性部、６２ｈ  ビーム、６２ｋ  凹部、６２ｍ  嵌合溝、６２ｎ  係止部、６２ｒ  切り込み部、６２ｓ  傾斜面、６２ｖ  長孔、６２ｘ  係止部、６３  制御基板、６４  ヒートシンク、６４ｂ  開口部、６４ｄ  突起、６５  ケース、６５ａ  被係止部、６６  接続部材、６７  パワーコネクタ、６７ａ  端子、６８  信号コネクタ、６８ａ  車両用信号コネクタ、６８ｂ  トルクセンサコネクタ、６８ｃ  凸部、６８ｄ  嵌合突起、６９  モータリレー（スイッチ手段）、７０  接着剤、７２  キャップ、７２ａ  貫通穴、７２ｄ  フランジ、９０  導電板、Ｍｍ  モータ端子、Ｑ１〜Ｑ６  半導体スイッチング素子。
【図１】
2005212722.tif 000003
【図２】
2005212722.tif 000004
【図３】
2005212722.tif 000005
【図４】
2005212722.tif 000006
【図５】
2005212722.tif 000007
【図６】
2005212722.tif 000008
【図７】
2005212722.tif 000009
【図８】
2005212722.tif 000010
【図９】
2005212722.tif 000011
【図１０】
2005212722.tif 000012