(57)【要約】      （修正有）【課題】制御基板上の発熱電子部品の放熱性を向上させる。【解決手段】ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの出力軸とは反対側に配置され電動モータを制御するコントロールユニットとにより構成され、該コントロールユニットは、電動モータに底部が結合された有底筒形状のＥＣＵハウジングと、該ＥＣＵハウジングの内部に収容され電動モータを駆動制御するためのＭＯＳＦＥＴ１７を実装した金属基板１６と、該ＭＯＳＦＥＴ１７を制御するためのマイコン２４を実装したプリント基板１６とを有し、金属基板１６をＥＣＵハウジング内の底面の近傍に配置する一方、プリント基板１６をＥＣＵハウジング内における金属基板１６の開口部側に配置し、該プリント基板１６の金属基板１６と対向する面にマイコン２４を実装し、該マイコン２４と金属基板１６とを熱伝達部材２６を介して接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの出力軸とは反対側に配置され前記電動モータを制御するコントロールユニットとにより構成され、
該コントロールユニットは、前記電動モータに底部が結合された有底筒形状のＥＣＵハウジングと、該ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための半導体スイッチを実装した金属基板と、該ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記半導体スイッチを制御するための発熱電子部品を実装したプリント基板とを有する電動パワーステアリング装置において、
前記金属基板を前記ＥＣＵハウジング内の底面の近傍に配置する一方、前記プリント基板を前記ＥＣＵハウジング内における前記金属基板の開口部側に配置し、該プリント基板の前記金属基板と対向する面に前記発熱電子部品を実装し、該発熱電子部品と前記金属基板とを熱伝達部材を介して接続したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記熱伝達部材は、前記プリント基板と前記金属基板との積層方向へ弾性変形可能な弾性部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記熱伝達部材の基端部を前記金属基板に第１熱伝導部材を介して結合し、
前記熱伝達部材の先端部を前記発熱電子部品に第２熱伝導部材を介して当接させたことを特徴とする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】
本発明は、電動モータをコントロールするためのコントロールユニットの放熱性を向上させた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、該検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータをコントロールするため、コントロールユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が設けられている。
【０００３】
従来のコントロールユニットとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の図２に示すように、ハウジングカバー２の凹部にパワー半導体素子を搭載したパワーモジュール５を収容し、該パワーモジュール５の上に放熱接着剤１２を介して屈曲部を有する放熱板１３の一方側を配置し、該放熱板１３の他方側は、下面が放熱接着剤１２を介してハウジングカバー２に当接し、上面が放熱接着剤１２を介して制御基板４に当接し、該制御基板４にはマイクロコンピュータ１１が実装され、ハウジングカバー２にはハウジングベース３が結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２９７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、パワーモジュール５の熱を、屈曲部を有する放熱板１３の一方側から他方側へ伝えてハウジングカバー２の内部へ放出する構造では、発熱電子部品を実装した制御基板４をハウジングカバー２の開口部側である上部に積層して収容するので、放熱板１３の他方側をハウジングベース３の内面に接続してパワーモジュール５の熱を放熱板１３を介してハウジングベース３へ移動させ該ハウジングベース３の外面から放熱する構成を採用することは困難である。
【０００６】
このように、発熱電子部品を実装した基板をハウジングベース３から離れた位置に収容すると、発熱電子部品の熱をハウジングベース３へ伝えてハウジングベース３の外面から放出させることが困難である。
【０００７】
そこで本発明は、上記の課題を解決した電動パワーステアリング装置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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの出力軸とは反対側に配置され前記電動モータを制御するコントロールユニットとにより構成され、
該コントロールユニットは、前記電動モータに底部が結合された有底筒形状のＥＣＵハウジングと、該ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための半導体スイッチを実装した金属基板と、該ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記半導体スイッチを制御するための発熱電子部品を実装したプリント基板とを有する電動パワーステアリング装置において、
前記金属基板を前記ＥＣＵハウジング内の底面の近傍に配置する一方、前記プリント基板を前記ＥＣＵハウジング内における前記金属基板の開口部側に配置し、該プリント基板の前記金属基板と対向する面に前記発熱電子部品を実装し、該発熱電子部品と前記金属基板とを熱伝達部材を介して接続したことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、プリント基板の発熱電子部品から発生する熱は、熱伝達部材を介して金属基板へ伝わり、該金属基板からＥＣＵハウジングの内面へ伝わり、該ＥＣＵハウジングの外表面から大気中へ放出される。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記熱伝達部材は、前記プリント基板と前記金属基板との積層方向へ弾性変形可能な弾性部を有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、プリント基板と金属基板との間隔に寸法誤差があった場合、熱伝達部材の長さが長すぎたり短か過ぎたりするが、熱伝達部材の弾性部が変形して熱伝達部材の長さが増減するので、前記寸法誤差が吸収される。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記熱伝達部材の基端部を前記金属基板に第１熱伝導部材を介して結合し、
前記熱伝達部材の先端部を前記発熱電子部品に第２熱伝導部材を介して当接させたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、発熱電子部品で発生した熱は第２熱伝導部材を介して熱伝達部材の先端部へ伝達され、該熱伝達部材の基端部から第１熱伝導部材を介して金属基板へ伝達され、該金属基板からＥＣＵハウジングへ伝達される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る電動パワーステアリング装置によれば、発熱電子部品と金属基板とを熱伝達部材を介して接続したので、プリント基板上の発熱電子部品の熱が発熱電子部品から熱伝達部材および金属基板を介してＥＣＵハウジングの外面まで伝達され、プリント基板上の発熱電子部品の放熱性が向上する。
【００１５】
請求項２に係る電動パワーステアリング装置によれば、プリント基板と金属基板との間隔に寸法誤差があった場合に熱伝達部材の弾性部が変形して寸法誤差を吸収するので、プリント基板上の発熱電子部品と金属基板とを熱伝達部材により接続した際に、発熱電子部品，熱伝達部材，金属基板の相互間に作用する応力が抑制される。
【００１６】
請求項３に係る電動パワーステアリング装置によれば、第１熱伝導部材，第２熱伝導部材を介在させたことにより、熱伝達部材の基端部と先端部との接合面の密着性が向上し、発熱電子部品から金属基板へ伝達される熱の量が多くなるので、発熱電子部品からＥＣＵハウジングの外面まで伝達される熱の量も多くなり、プリント基板上の発熱電子部品の放熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】金属基板と第１プリント基板との関係を示す斜視図（実施の形態）。
【図２】電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットの分解斜視図（実施の形態）。
【図３】電動パワーステアリング装置におけるコントロールユニットと電動モータとの外観を示す斜視図（実施の形態）。
【図４】操舵機構を示す斜視図（実施の形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明による電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明する。
（構成）
まず、自動車の前輪を操舵するための操舵機構について説明する。操舵機構１は図４に示すように構成されている。図示しないステアリングホィールに連結されたステアリングシャフト１の下端には図示しないピニオンが設けられ、該ピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。該ラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、前記ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、該ラックハウジング４と前記タイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。
【００１９】
ステアリングホィールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、該トルクセンサ７の検出値に基づいて前記ラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ８と、該電動モータ８を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）９とが設けられている。図３に示すように、前記電動モータ８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないボルトを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８の出力軸とは反対側に前記コントロールユニット９が設けられている。
【００２０】
前記コントロールユニット９の分解斜視図を図２に示す。コントロールユニット９は、前記電動モータ８の図示しない出力軸とは反対側に底部が結合された有底筒形状のＥＣＵハウジング１１と、該ＥＣＵハウジング１１に図示しない３本のボルトを介して結合された蓋体１２と、前記ＥＣＵハウジング１１と前記蓋体１２とにより構成される収容空間に収容された電力変換回路部１３，制御回路部１４，フィルタ部１５とにより構成されている。
【００２１】
前記電力変換回路部１３は、図１に示すように金属基板１６に前記電動モータ８を駆動制御するための半導体スイッチとしてのＭＯＳＦＥＴ１７を実装して構成されている。１８はコンデンサである。
【００２２】
前記制御回路部１４は、前記ＭＯＳＦＥＴ１７等を制御するものであり、プリント基板としての第１プリント基板１９における前記電力変換回路部１３と対向する面に、マイコン２４を実装し、更にその他の図示しない電子部品を実装して構成されている。
【００２３】
前記フィルタ部１５は、第２プリント基板２０にコンデンサ２１，コイル２２，リレー２３等を実装して構成されている。
【００２４】
２７はコネクタであり、該コネクタ２７を介して、図示しないバッテリから前記電力変換回路部１３および前記制御回路１４へ電力が供給される。
【００２５】
前記金属基板１６は、前記ＥＣＵハウジング１１内の底面の近傍に配置される一方、前記第１プリント基板１９は前記ＥＣＵハウジング１１内における前記金属基板１６の開口部側に配置され、前記のように、該第１プリント基板１９の前記金属基板１６と対向する面に発熱電子部品としてのマイコン２４が実装されている。
【００２６】
そして、該マイコン２４と金属基板１６とが熱伝達部材２６を介して接続されている。この部分の構成を詳細に説明する。図１に示すように、熱伝達部材２６は、熱伝達率の大きい金属材料を帯板状に形成し、該帯板形状の金属材料が、略Ｓ字形に屈曲形成されている。熱伝達部材２６を略Ｓ字形に屈曲形成したのは、熱伝達部材２６が前記第１プリント基板１９と前記金属基板１６との積層方向へ弾性変形できるように、熱伝達部材２６に弾性部を形成したものである。
【００２７】
前記金属基板１６はアルミニュウム板の上に絶縁層を形成し、該絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されており、本実施の形態では前記絶縁層の上に熱伝達部材２６の基端部を結合する目的で、前記配線パターンとは絶縁された結合用パターンが印刷されている。そして、該結合用パターンに、熱伝達部材２６の基端部が予めハンダ付け結合され、金属基板１６と熱伝達部材２６の基端部との間に、第１熱伝導部材としてのハンダが介在している。金属基板１６への熱伝達部材２６の基端部の結合は、金属基板１６の結合用パターンにハンダペーストを塗布し、該結合用パターンに、配線パターンへの他の電子部品のハンダ付けと共に、ハンダ付けすることが可能である。
【００２８】
一方、熱伝達部材２６の先端部とマイコン２４とは当接させることにより圧接接触しており、熱伝達部材２６の先端部とマイコン２４とが当接する当接面どうしの間には、第２熱伝導部材としてのグリスや放熱シートが介在している。この熱伝達部材２６は、ヒートシンクやその他の電子部品とは接触しない位置に配置されている。
【００２９】
図２における符号２８は電動モータ８の内部に収容されてレゾルバを構成するステータであり、電動モータ８の図示しない出力軸に固定された図示しないロータの回転数から出力軸の回転数を検出する。レゾルバが検出した出力軸の回転数を制御回路部１４へ送るため、軸心方向に沿って配置された６本のレゾルバ端子２９が設けられ、該レゾルバ端子２９をＥＣＵハウジング１１の長孔１１ａおよび金属基板１６の切欠部１６ａに挿通させることにより、ステータ２８とプリント基板１９とが接続されている。
（作用）
次に、電動パワーステアリング装置の作用を説明する。
【００３０】
ステアリングホィールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、該ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、該検出値に基づいて制御回路部１４が電動モータ８の駆動操作量を演算し、この演算した数値に基づいて電力変換回路部１３のＭＯＳＦＥＴ１７により電動モータ８が駆動される。電動モータ８の出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動され、出力軸の回動は、図示しないピニオンから図４のギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達される。
【００３１】
この実施の形態によれば、第１プリント基板１９のマイコン２４から発生する熱は、熱伝達部材２６を介して金属基板１６へ伝わり、該金属基板１６からＥＣＵハウジング１１の内面へ伝わり、該ＥＣＵハウジング１１の外表面から大気中へ放出される。
【００３２】
この電動パワーステアリング装置によれば、マイコン２４と金属基板１６とを熱伝達部材２６を介して接続したので、第１プリント基板１９上のマイコン２４の熱がマイコン２４から熱伝達部材２６および金属基板１６を介してＥＣＵハウジング１１の外面まで伝達され、第１プリント基板１９上のマイコン２４の放熱性が向上する。そして、マイコン２４を単にヒートシンクに接触させるだけの放熱構造ではないので、放熱を必要とする他の部品の放熱を犠牲にすることなく、空いているスペースに熱伝達部材２６を配置して、コントロールユニット９を最小限の大きさに維持した状態で放熱性を向上させることができる。
【００３３】
この実施の形態によれば、第１プリント基板１９と金属基板１６との間隔に寸法誤差があった場合、熱伝達部材２６の長さが長すぎたり短か過ぎたりするが、熱伝達部材２６の弾性部が変形して熱伝達部材２６の長さが増減するので、前記寸法誤差が吸収される。
【００３４】
この電動パワーステアリング装置によれば、第１プリント基板１９と金属基板１６との間隔に寸法誤差があった場合に熱伝達部材２６の弾性部が変形して寸法誤差を吸収するので、第１プリント基板１９上のマイコン２４と金属基板１６とを熱伝達部材２６により接続した際に、マイコン２４，熱伝達部材２６，金属基板１６の相互間に作用する応力が抑制される。
【００３５】
この実施の形態によれば、マイコン２４で発生した熱は第２熱伝導部材としてのグリスや放熱シートを介して熱伝達部材２６の先端部へ伝達され、該熱伝達部材２６の基端部から第１熱伝導部材としてのハンダを介して金属基板１６へ伝達され、該金属基板１６からＥＣＵハウジング１１へ伝達される。
【００３６】
この電動パワーステアリング装置によれば、第１熱伝導部材，第２熱伝導部材を介在させたことにより、熱伝達部材２６の基端部と先端部との接合面の密着性が向上し、マイコン２４から金属基板１６へ伝達される熱の量が多くなるので、マイコン２４からＥＣＵハウジング１１の外面まで伝達される熱の量も多くなり、第１プリント基板１９上のマイコン２４の放熱性が向上する。
【００３７】
なお、熱伝達部材２６の弾性部の形状としては、本実施の形態のようにＳ字形状だけでなく、横Ｍ字形状にしてもよく、熱伝達部材２６の先端部とマイコン２４との間にスプリングを介在させる構成にしてもよい。また、金属基板１６への熱伝達部材２６の基端部の結合は、金属基板１６に設けた結合用パターンへの熱伝達部材２６の基端部のハンダ付けに代えて、金属基板１６を構成するアルミニュウム板への溶接結合でもよい。
【００３８】
更に、ハンダ付けや溶接結合に代えて、熱伝達部材２６の基端部を、金属基板１６をＥＣＵハウジング１１に結合するためのネジにより、共締めして金属基板１６に結合してもよい。この実施の形態によれば、マイコン２４で発生した熱は第２熱伝導部材としてのグリスや放熱シートを介して熱伝達部材２６の先端部へ伝達され、該熱伝達部材２６の基端部からネジを介して金属基板１６あるいは直接にＥＣＵハウジング１１へ伝達される。この電動パワーステアリング装置によれば、熱伝達部材２６の基端部からネジを介して直接にＥＣＵハウジング１１へ伝達されるので、マイコン２４からＥＣＵハウジング１１の外面まで伝達されて大気中へ放出される熱の放熱効率が向上する。
【００３９】
また、発熱電子部品としては、本実施の形態ではマイコン２４としたが、マイコンに限定されるものではなく、プリドライブＩＣや電源ＩＣであってもよい。また更に、金属基板１６としてアルミニュウム板を用いたが、銅板を用いてもよい。
（請求項４）
請求項１〜２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記熱伝達部材の基端部を、前記金属基板を前記ＥＣＵハウジングに結合するためのネジにより、共締めして前記金属基板に結合し、
前記熱伝達部材の先端部を前記発熱電子部品に前記第２熱伝導部材を介して当接させたことを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、発熱電子部品で発生した熱は第２熱伝導部材を介して熱伝達部材の先端部へ伝達され、該熱伝達部材の基端部からネジを介して金属基板あるいは直接にＥＣＵハウジングへ伝達される。
【００４１】
請求項４に係る電動パワーステアリング装置によれば、熱伝達部材の基端部からネジを介して直接にＥＣＵハウジングへ伝達されるので、発熱電子部品からＥＣＵハウジングの外面まで伝達されて大気中へ放出される熱の放熱効率が向上する。
【符号の説明】
【００４２】
２…ステアリングシャフト
８…電動モータ
９…コントロールユニット
１１…ＥＣＵハウジング
１６…金属基板
１７…ＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）
１９…第１プリント基板（プリント基板）
２４…マイコン（発熱電子部品）
２６…熱伝達部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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