特許 7384709 電動パワーステアリング装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】電動パワーステアリング装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/30 20160101AFI20231114BHJP

   H02K 5/22 20060101ALI20231114BHJP

   H02K 15/00 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

H02K11/30

H02K5/22

H02K15/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020038102

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021141727

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】ニデックモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000626

【氏名又は名称】弁理士法人英知国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100145241

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康裕

(72)【発明者】

【氏名】砥川 真一

(72)【発明者】

【氏名】安田 武史

(72)【発明者】

【氏名】嶋野 雅之

【審査官】稲葉 礼子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０６３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００５４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４４３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８０１５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／３０

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｈ０２Ｋ ５／２２

Ｈ０２Ｋ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の操舵機構を駆動する電動モータを収容するモータハウジングと、前記電動モータの出力軸とは反対側に配置される制御ユニットとを備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータハウジングは、前記電動モータと電気的に接続され、前記制御ユニットの方へ延在するモータ接続端子を備え、
前記制御ユニットは、
前記電動モータから最も遠い位置に配置され、外部からのケーブルと接続するための複数のコネクタが形成されたコネクタアッシーと、
前記コネクタアッシーを搭載し、前記モータハウジングに固定されるヒートシンクカバーと、
前記電動モータを駆動するための駆動電子部品を搭載し、前記駆動電子部品を搭載する面と反対側の面を前記ヒートシンクカバー側に向けて配置される駆動基板と、
前記駆動基板に対する電源を生成するための電源電子部品を搭載し、前記電源電子部品を搭載する面を前記駆動基板側に向けて、前記出力軸方向において前記駆動基板より前記電動モータ側に配置される電源基板と、
前記駆動電子部品および前記電源電子部品を受け入れる受容部と前記駆動基板と前記電源基板を所定の距離で保持する保持部を有し、前記駆動基板と前記電源基板の間に配置される基板保持部材と、
前記出力軸の回転を検出するための回転センサと前記駆動電子部品を制御するための制御部を搭載し、前記回転センサを搭載する面を前記電動モータ側に向けて、前記出力軸方向において前記電源基板より前記電動モータ側に配置される制御基板と、
を備える電動パワーステアリング装置。

【請求項2】

前記基板保持部材は、前記モータ接続端子と接続される保持部材接続端子を有し、
前記制御ユニットと前記モータハウジングを組み立てるために前記モータ接続端子を前記保持部材接続端子に押し込む際に、前記駆動基板と前記電源基板を所定の距離に維持する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項3】

前記駆動基板は、前記電源基板を電気的に接続する電源駆動間端子を有し、
前記基板保持部材は、前記電源基板と前記駆動基板を組み立てる際に前記電源駆動間端子をガイドする機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項4】

前記保持部の一端は、前記電源基板の前記電源電子部品を搭載する面に固定され、
前記保持部の他端は、前記駆動基板の前記駆動電子部品を搭載する面に固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項5】

前記コネクタアッシーは、前記コネクタアッシーに接続される電源ケーブルと前記電源基板を接続する電源用端子と、前記コネクタアッシーに接続される制御ケーブルと前記制御基板を接続する制御用端子を備え、
前記制御用端子は、前記電源用端子より前記出力軸の径方向外側に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項6】

前記基板保持部材は、前記保持部より前記出力軸の径方向外側に前記制御基板を固定するための保持部材固定部を備え、
前記制御基板は、前記保持部材固定部に固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項7】

前記ヒートシンクカバーは、前記保持部より前記出力軸の径方向外側に前記制御基板を固定するためのカバー固定部を備え、
前記制御基板は、前記カバー固定部に固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項8】

前記電動モータは、冗長系として機能する２つの巻線を有し、
前記コネクタアッシーの複数のコネクタ、前記制御基板、前記駆動基板、および前記電源基板は、前記電動モータの冗長系に対応する冗長系を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項9】

車両用の操舵機構を駆動する電動モータを備える電動パワーステアリング装置において、前記電動モータの出力軸とは反対側に配置される制御ユニットを製造する製造方法であって、
前記制御ユニットは、
前記電動モータを収容するモータハウジングに固定されるヒートシンクカバーと、
前記電動モータを駆動するための駆動電子部品を搭載し、前記駆動電子部品を搭載する面と反対側の面を前記ヒートシンクカバー側に向けて配置される駆動基板と、
前記駆動基板に対する電源を生成するための電源電子部品を搭載し、前記電源電子部品を搭載する面を前記駆動基板側に向けて、前記出力軸方向において前記駆動基板より前記電動モータ側に配置される電源基板と、
前記駆動電子部品および前記電源電子部品を受け入れる受容部と前記駆動基板と前記電源基板を所定の距離で保持する保持部を有し、前記駆動基板と前記電源基板の間に配置される基板保持部材と、
前記出力軸の回転を検出するための回転センサと前記駆動電子部品を制御するための制御部を搭載し、前記回転センサを搭載する面を前記電動モータ側に向けて、前記出力軸方向において前記電源基板より前記電動モータ側に配置される制御基板と、
を備え、
前記駆動電子部品を前記受容部に嵌合し、前記駆動基板と前記基板保持部材を固定し、
前記基板保持部材を固定した面と反対側の面で前記駆動基板を前記ヒートシンクカバーに固定し、
前記電源電子部品を前記受容部に嵌合し、前記基板保持部材の前記駆動基板を固定した面と反対側の面に前記電源基板を固定し、
固定した前記電源基板側から前記制御基板を前記ヒートシンクカバーに固定する、
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動パワーステアリング装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両の操舵機構を駆動する電動モータとその電動モータを制御するための回路とを一体にして提供される電動パワーステアリング装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献１は、電子制御装置が収納されているハウジングが半径方向に大型化するのを抑制し、できるだけ中継コネクタ等の部品を少なくすると共に、簡単な放熱構造を備える新規な電動パワーステアリング装置を開示する。この電動パワーステアリング装置は、金属基板に実装された電源回路部と、金属基板に実装された電力変換回路部と、樹脂基板に実装された制御回路部とを備える。電源回路部から電力変換回路部及び制御回路部へ電力を供給する電力供給コネクタ配線部と、制御回路部への入出力信号を伝送する信号伝送コネクタ配線部とを合成樹脂よりなるコネクタ端子組立体に埋設して金属基板の外周側に配置すると共に、コネクタ端子組立体から露出した電源供給コネクタ配線部、及び信号伝送コネクタ配線部のコネクタ端子を対応する電源回路部、電力変換回路部及び制御回路部のコネクタに直接的に接続した。

【0003】

また、特許文献２は、複数の基板を有する構成において、配線スペースを抑制可能な電動パワーステアリング装置を開示する。この電動パワーステアリング装置では、コネクタは、第１基板または第２基板と接続される端子を有し、基板を挟んでモータ部と反対側に設けられる。第１基板において、モータ部の軸方向に投影したとき、第２基板と重複しない非重複領域が２つ以上ある。非重複領域のうちの少なくとも１つは、コネクタ端子と接続されるコネクタ接続領域であり、コネクタ接続領域以外の非重複領域のうちの少なくとも１つは、巻線組と相毎に接続されるモータ線と接続されるモータ線接続領域である。これにより、配線スペースは抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１４４３８２号公報

【文献】特開２０１７－１８９０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、電動パワーステアリング装置に対しては、車両のエンジンルーム内に設けられるためできるだけ小型化することが求められている。一方、電動パワーステアリング装置は、非常に発熱量の大きい電子部品を内部に収容することため高い放熱性が求められると共に、製造時の組み立て性を良くして製造コストを低減することも求められている。しかし、上述した従来技術では、ヒートシンクが装置の中間に位置しているため放熱性が良いと言えず、また、制御ユニット内の複数の基板や制御ユニットと電動モータを組み立てる場合の工夫は特になされていない。

【0006】

本発明は、かかる事情を鑑みて考案されたものであり、良好な放熱性とモジュール化による良好な組み立て性を有する電動パワーステアリング装置とその製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、車両用の操舵機構を駆動する電動モータを収容するモータハウジングと、電動モータの出力軸とは反対側に配置される制御ユニットとを備える電動パワーステアリング装置において、モータハウジングは、電動モータと電気的に接続され、制御ユニットの方へ延在するモータ接続端子を備え、制御ユニットは、電動モータから最も遠い位置に配置され、外部からのケーブルと接続するための複数のコネクタが形成されたコネクタアッシーと、コネクタアッシーを搭載し、モータハウジングに固定されるヒートシンクカバーと、電動モータを駆動するための駆動電子部品を搭載し、駆動電子部品を搭載する面と反対側の面をヒートシンクカバー側に向けて配置される駆動基板と、駆動基板に対する電源を生成するための電源電子部品を搭載し、電源電子部品を搭載する面を駆動基板側に向けて、出力軸方向において駆動基板より電動モータ側に配置される電源基板と、駆動電子部品および電源電子部品を受け入れる受容部と駆動基板と電源基板を所定の距離で保持する保持部を有し、駆動基板と電源基板の間に配置される基板保持部材と、出力軸の回転を検出するための回転センサと駆動電子部品を制御するための制御部を搭載し、回転センサを搭載する面を電動モータ側に向けて、出力軸方向において電源基板より電動モータ側に配置される制御基板と、を備える電動パワーステアリング装置が提供される。
これによれば、発熱量の多い駆動基板の近くであって装置の端部にヒートシンクを設け、ヒートシンクは直接外気と接触するように配置すると共に、制御ユニット内の基板間に基板保持部材を設けることで、良好な放熱性とモジュール化による良好な組み立て性を有する電動パワーステアリング装置を提供することができる。

【0008】

さらに、基板保持部材は、モータ接続端子と接続される保持部材接続端子を有し、制御ユニットとモータハウジングを組み立てるためにモータ接続端子を保持部材接続端子に押し込む際に、駆動基板と電源基板を所定の距離に維持する機能を有することを特徴としてもよい。
これによれば、制御ユニットと電動モータを組み立てるために端子を押し込む際に駆動基板と電源基板を所定の距離に維持する機能を有することで、組み立て性を良くすることができる。

【0009】

さらに、駆動基板は、電源基板を電気的に接続する電源駆動間端子を有し、基板保持部材は、電源基板と駆動基板を組み立てる際に電源駆動間端子をガイドする機能を有することを特徴としてもよい。
これによれば、制御ユニット内の複数の基板を組み立てる際に基板を電気的に接続する端子をガイドする機能を有することで、組み立て性を良くすることができる。

【0010】

さらに、保持部の一端は、電源基板の電源電子部品を搭載する面に固定され、保持部の他端は、駆動基板の駆動電子部品を搭載する面に固定されることを特徴としてもよい。
これによれば、かかる基板保持部材により、電源基板を固定するための支柱がヒートシンクカバーに設ける必要がなく、また駆動基板の面積を大きくすることができる。

【0011】

さらに、コネクタアッシーは、コネクタアッシーに接続される電源ケーブルと電源基板を接続する電源用端子と、コネクタアッシーに接続される制御ケーブルと制御基板を接続する制御用端子を備え、制御用端子は、電源用端子より出力軸の径方向外側に配置されることを特徴としてもよい。
これによれば、かかる配置にすることにより、電源基板に制御用端子との干渉を避けるための開口部を設ける必要がなく、また電源基板においてパターン配線の引き回しが容易になる。

【0012】

さらに、基板保持部材は、保持部より出力軸の径方向外側に制御基板を固定するための保持部材固定部を備え、制御基板は、保持部材固定部に固定されることを特徴としてもよい。
これによれば、制御基板を基板保持部材に固定することで、モジュール化によるより良好な組み立て性が得られる。

【0013】

さらに、ヒートシンクカバーは、保持部より出力軸の径方向外側に制御基板を固定するためのカバー固定部を備え、制御基板は、カバー固定部に固定されることを特徴としてもよい。
これによれば、制御基板をヒートシンクカバーに固定することで、出力軸の回転を検出するセンサと出力軸の中心軸との位置ずれを最小化できる。

【0014】

さらに、電動モータは、冗長系として機能する２つの巻線を有し、コネクタアッシーの複数のコネクタ、制御基板、駆動基板、および電源基板は、電動モータの冗長系に対応する冗長系を有することを特徴としてもよい。
これによれば、冗長系を有し部品点数が多い場合であっても小型の電動パワーステアリング装置を提供することができる。

【0015】

上記課題を解決するために、車両用の操舵機構を駆動する電動モータを備える電動パワーステアリング装置において、電動モータの出力軸とは反対側に配置される制御ユニットを製造する製造方法であって、制御ユニットは、電動モータを収容するモータハウジングに固定されるヒートシンクカバーと、電動モータを駆動するための駆動電子部品を搭載し、駆動電子部品を搭載する面と反対側の面をヒートシンクカバー側に向けて配置される駆動基板と、駆動基板に対する電源を生成するための電源電子部品を搭載し、電源電子部品を搭載する面を駆動基板側に向けて、出力軸方向において駆動基板より電動モータ側に配置される電源基板と、駆動電子部品および電源電子部品を受け入れる受容部と駆動基板と電源基板を所定の距離で保持する保持部を有し、駆動基板と電源基板の間に配置される基板保持部材と、出力軸の回転を検出するための回転センサと駆動電子部品を制御するための制御部を搭載し、回転センサを搭載する面を電動モータ側に向けて、出力軸方向において電源基板より電動モータ側に配置される制御基板と、を備え、駆動電子部品を受容部に嵌合し、駆動基板と基板保持部材を固定し、基板保持部材を固定した面と反対側の面で駆動基板をヒートシンクカバーに固定し、電源電子部品を受容部に嵌合し、基板保持部材の駆動基板を固定した面と反対側の面に電源基板を固定し、固定した電源基板側から制御基板をヒートシンクカバーに固定する製造方法が提供される。
これによれば、発熱量の多い駆動基板の近くであって装置の端部にヒートシンクを設け、ヒートシンクは直接外気と接触するように配置すると共に、制御ユニット内の基板間に基板保持部材を設けることで、良好な放熱性とモジュール化による良好な組み立て性を有する電動パワーステアリング装置の製造方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明によれば、良好な放熱性と組み立て性を有する電動パワーステアリング装置およびその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）上方からの斜視図、（Ｅ）下方からの斜視図。

【図2】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の、（Ａ）平面図、（Ｂ）（Ａ）におけるＢ－Ｂ断面における断面図、（Ｃ）（Ａ）におけるＡ－Ａ断面における断面図。

【図3】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の、（Ａ）上方からの展開斜視図、（Ｂ）下方からの展開斜視図。

【図4】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の駆動基板の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）上方からの斜視図。

【図5】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の基板保持部材の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）上方からの斜視図。

【図6】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の電源基板の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）上方からの斜視図。

【図7】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置の制御基板の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）上方からの斜視図。

【図8】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置において、駆動基板と基板保持部材が固定された場合の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）上方からの斜視図。

【図9】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置において、ヒートシンクカバーから電源基板まで固定された場合の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）上方からの斜視図。

【図10】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置において、ヒートシンクカバーから制御基板まで固定された場合の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）上方からの斜視図。

【図11】本発明に係る第一実施例の電動パワーステアリング装置において、ヒートシンクカバーから制御基板まで固定された場合の、（Ａ）平面図、（Ｂ）（Ａ）におけるＥ－Ｅ断面における断面図、（Ｃ）（Ａ）におけるＦ－Ｆ断面における断面図。

【図12】本発明に係る第一実施例の変形例の電動パワーステアリング装置において、駆動基板から電源基板まで固定された場合の、（Ａ）平面図、（Ｂ）右側面図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）上方からの斜視図。

【図13】本発明に係る第一実施例の変形例の電動パワーステアリング装置における、基板保持部材と他の基板の関係を示す模式図。

【図14】本発明に係る実施例の電動パワーステアリング装置の機能ブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下では、図面を参照しながら、本発明に係る実施例について説明する。
＜第一実施例＞
図１乃至図１４を参照し、本実施例における電動パワーステアリング装置１を説明する。電動パワーステアリング装置１は、車両用の操舵機構を駆動する電動モータＭＴを収容するモータハウジング２００と、電動モータＭＴのロータである出力軸ＲＴとは反対側に配置される制御ユニット１００とを備える。電動モータＭＴは、車両の運転者がステアリングを回動操作する際のトルクを支援するため、操舵機構に対して支援操舵トルクを発生させる。制御ユニット１００は、支援操舵トルクを発生させる電動モータＭＴを制御するための制御装置である。

【0019】

本実施例における電動パワーステアリング装置１においては、図１４に示すように、電動モータＭＴは第１電動モータＭＴＡと第２電動モータＭＴＢから、制御ユニット１００は第１制御システム１００Ａと第２制御システム１００Ｂから構成される。電動パワーステアリング装置１は、全体として、第１電動モータＭＴＡと第１制御システム１００Ａから構成される第１システム１０Ａと、第２電動モータＭＴＢと第２制御システム１００Ｂから構成される第２システム１０Ｂからなる。このように、それぞれ２系統に冗長化されているため、いずれかの系統において異常が生じても、電動パワーステアリング装置１としての制御を継続できる。なお、本実施例では、第１電動モータＭＴＡと第２電動モータＭＴＢは、巻線が第１巻線組と第２巻線組から構成されているので冗長系を有し、ロータを共有している。しかし、これに限定されず、第１電動モータＭＴＡと第２電動モータＭＴＢは、２つの別個の電動モータであってもよい。

【0020】

第１制御システム１００Ａ／第２制御システム１００Ｂは、図１と図１４に示すように、車両のバッテリから電源ケーブルと電源コネクタ１１１１を介して電源基板１５０上の電源部を構成する電源電子部品１５１に電力を供給する。電源コネクタ１１１１は、コネクタアッシー１１０の基板側に形成された電源用端子１１２に接続されている。また、第１制御システム１００Ａ／第２制御システム１００Ｂは、制御ケーブルを経由してＣＡＮ（Ｃａｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、図示せず）と接続されるＣＡＮコネクタ１１１２を介して制御基板１６０上の制御部を構成するマイクロコンピュータ１６２に車速信号を供給する。また、第１制御システム１００Ａ／第２制御システム１００Ｂは、車両の各所の情報を検出するセンサと接続されるセンサコネクタ１１１３を介してマイクロコンピュータ１６２に操舵トルク信号や操舵角信号などを供給する。

【0021】

センサコネクタ１１１３は、コネクタアッシー１１０の基板側に形成された制御用端子１１３に接続されている。制御用端子１１３は、電源用端子１１２より出力軸ＲＴの径方向外側に配置される。このように、遠い位置に配置される制御基板１６０に接続される制御用端子１１３を、近い位置に配置される電源基板１５０に接続される電源用端子１１２より径方向の外側に配置することにより、電源基板１５０に制御用端子１１３との干渉を避けるための開口部を設ける必要がなく、また電源基板１５０においてパターン配線の引き回しが容易になる。

【0022】

駆動基板１３０上の駆動電子部品１３１であるドライバＩＣは、制御基板１６０上のマイクロコンピュータ１６２から制御信号を、電源基板１５０上の電源部から駆動電力の供給を受け、それぞれのモータ接続端子２１０を介して第１電動モータＭＴＡ／第２電動モータＭＴＢを駆動する。第１電動モータＭＴＡ／第２電動モータＭＴＢのロータの回転位置を検出するＭＲセンサ１６１（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅセンサ）は、制御基板１６０上に設けられ、検出したモータ回転角信号をマイクロコンピュータ１６２に入力する。このように、電源コネクタ１１１１やＣＡＮコネクタ１１１２などのコネクタ１１１、制御基板１６０、駆動基板１３０、および電源基板１５０は、第１電動モータＭＴＡと第２電動モータＭＴＢにそれぞれ対応する冗長系を有する。図１（Ａ）に示すように、制御ユニット１００は、センサコネクタ１１１３の中心と電動モータＭＴの回転軸を結ぶ中心線ＣＴの上下で、第１制御システム１００Ａと第２制御システム１００Ｂに分かれて配置されている。冗長系を有し部品点数が多い場合であってもこのように配置することで小型の電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

【0023】

モータハウジング２００は、電動モータＭＴと電気的に接続されるモータ接続端子２１０を備える。モータ接続端子２１０は、制御ユニット１００の方へ延在して、基板と電気的に接続され、電動モータＭＴを駆動するための駆動電流を伝達する。なお、モータ接続端子２１０は、電動モータＭＴが３相なので３つの端子で一組をなし、図２（Ｂ）に示すように、第１制御システム１００Ａと第２制御システム１００Ｂにそれぞれ対応する２組から構成される。

【0024】

制御ユニット１００は、図３に示すように、電動モータＭＴを収容するモータハウジング２００から遠い順に、コネクタアッシー１１０、ヒートシンクカバー１２０、駆動基板１３０、基板保持部材１４０、電源基板１５０、制御基板１６０を備える。コネクタアッシー１１０は、電動モータＭＴを収容するモータハウジング２００から最も遠い位置に配置され、バッテリ、ＣＡＮ、センサなどの外部からのケーブルと接続するための複数のコネクタ１１１が形成されている。コネクタ１１１には、外部からのケーブルに対応して、電源コネクタ１１１１、ＣＡＮコネクタ１１１２、センサコネクタ１１１３がある。ヒートシンクカバー１２０は、上面の２／３程度の領域でコネクタアッシー１１０を搭載し、モータハウジング２００に固定され、残りの上面や側面において複数の基板が発生させる熱を放熱する。特に発熱量の大きい駆動基板１３０は、ヒートシンクカバー１２０に接触して配置される。なお、ヒートシンクカバー１２０は、モータハウジング２００から離しているので、電動モータＭＴ自身の発熱の影響を受けにくい。

【0025】

駆動基板１３０は、電動モータＭＴを駆動するため、マイクロコンピュータ１６２の制御信号からＰＷＭ信号を生成するプリドライバ、ＰＷＭ信号により３相の電動モータＭＴの第１巻線組／第２巻線組を駆動するスイッチング素子から構成されるブリッジ回路、ブリッジ回路の各相の電流を検出するシャント抵抗などを含む駆動電子部品１３１を搭載する。なお、駆動電子部品１３１はドライバＩＣとして複数の機能や回路を１つの部品として集積してもよいし、個別の部品や回路として駆動基板１３０に搭載してもよい。また、駆動基板１３０は、図４に示すように、電源基板１５０と電気的に接続する電源駆動間端子１３２を有する。電源駆動間端子１３２の一部は、電源基板１５０からの駆動電流を伝達し、他の一部は、電源基板１５０を介して制御基板１６０からの制御信号を伝達する。駆動基板１３０は、これらの駆動電子部品１３１を搭載する面を電源基板１５０（基板保持部材１４０）側に向けて、この面と反対側の面をヒートシンクカバー１２０側に向けて配置される。駆動基板１３０の基板は、ヒートシンクカバー１２０に熱を伝導し易くするため金属製（特にアルミ製）であることが好ましい。

【0026】

電源基板１５０は、図６に示すように、駆動基板１３０に対する電源を生成するための電源電子部品１５１を搭載する。電源電子部品１５１は、電源コネクタ１１１１を介して得たバッテリからの電源を、電動モータＭＴや、制御基板１６０上のマイクロコンピュータ１６２に適する電源にするための電源部を構成する。また、電源基板１５０は、電源電子部品１５１を搭載する面の反対側の面に制御基板１６０と電気的に接続する電源制御間端子１５２を有する。電源制御間端子１５２の一部は、電源基板１５０を介して駆動基板１３０からの制御信号を制御基板１６０に伝達したり、制御基板１６０からの信号を駆動基板１３０に伝達する。また、電源基板１５０は、電源用端子１１２と接続される電源用端子接続孔１５３を端部に有する。電源基板１５０は、電源電子部品１５１を搭載する面を駆動基板１３０側に向けて、出力軸ＲＴの軸方向において駆動基板１３０より電動モータＭＴ側に配置される。

【0027】

基板保持部材１４０は、図５に示すように、一方の面には駆動基板１３０から突出する駆動電子部品１３１を受け入れるための受容部１４２１、他方の面には電源基板１５０から突出する電源電子部品１５１を受け入れるための受容部１４２２を有する。基板保持部材１４０は、駆動電子部品１３１を受け入れるための受容部１４２１を駆動基板１３０側（ヒートシンクカバー１２０側）に向けて、電源電子部品１５１を受け入れるための受容部１４２２を電源基板１５０側（モータハウジング２００側）に向けて駆動基板１３０と電源基板１５０の間に配置される。受容部１４２１と受容部１４２２は、平面視で互いにずれた位置に配置されているので、駆動電子部品１３１と電源電子部品１５１の面からの高さを吸収でき、回転軸方向の距離を短くすることができる。

【0028】

基板保持部材１４０は、矩形部の４隅で駆動基板１３０と電源基板１５０を所定の距離で保持する保持部１４１を有する。所定の距離とは、駆動電子部品１３１と電源電子部品１５１の中で最も高さの高い部品が対向する基板に接触しない程度の距離である。保持部１４１の一端は、電源基板１５０の電源電子部品１５１を搭載する面に固定され、その他端は、駆動基板１３０の駆動電子部品１３１を搭載する面に固定される。これによれば、かかる基板保持部材１４０により、電源基板１５０を固定するための支柱がヒートシンクカバー１２０に設ける必要がなく、また駆動基板１３０の面積を大きくすることができる。

【0029】

また、基板保持部材１４０は、モータ接続端子２１０と接続される保持部材接続端子１４３を有する。基板保持部材１４０が制御ユニット１００とモータハウジング２００を組み立てるためにモータ接続端子２１０が接続される保持部材接続端子１４３を備えることで、モータ接続端子２１０を保持部材接続端子１４３に押し込む際に、駆動基板１３０と電源基板１５０を所定の距離に維持できる。このように、制御ユニット１００と電動モータＭＴを組み立てるためにモータ接続端子２１０を押し込む際に駆動基板１３０と電源基板１５０を所定の距離に維持する機能を有することで、組み立て済み部分に荷重を掛けずに組み立て性を良くすることができる。

【0030】

基板保持部材１４０は、電源基板１５０と駆動基板１３０を組み立てる際に電源駆動間端子１３２をガイドするガイド孔１４５を有する。ガイド孔１４５の径は、駆動基板１３０側の面で大きく、電源基板１５０側の面で小さいので、組み立てる際に駆動基板１３０に設けられた電源駆動間端子１３２をガイドする機能を有する。このように、制御ユニット１００内の複数の基板を組み立てる際に基板を電気的に接続する端子をガイドする機能を有することで、組み立て性を良くすることができる。また、基板保持部材１４０は、モータ接続端子２１０を保持部材接続端子１４３に押し込む際に、保持部材接続端子１４３を保護すると共にモータ接続端子２１０をガイドするためのプレスインカバー１４６を備える。

【0031】

制御基板１６０は、一方の面に電動モータＭＴの回転軸の回転を検出するための回転センサ１６１（ＭＲセンサ１６１）を、他方の面に駆動電子部品１３１を制御するためのマイクロコンピュータ１６２（図７では図示せず）を搭載する。制御基板１６０は、回転センサ１６１を搭載する面を電動モータＭＴ側に向けて、出力軸ＲＴの軸方向において電源基板１５０より電動モータＭＴ側に配置される。制御基板１６０は、電源制御間端子１５２を接続するための制御基板接続端子孔１６３を有する。また、制御基板１６０は、制御用端子１１３と接続される制御用端子接続孔１６４を端部に有する。

【0032】

上述したように、電動パワーステアリング装置１の制御ユニット１００は、電動モータＭＴから最も遠い位置に配置されたコネクタアッシー１１０を搭載し、モータハウジング２００に固定されるヒートシンクカバー１２０と、駆動電子部品１３１を搭載する面と反対側の面をヒートシンクカバー１２０側に向けて配置される駆動基板１３０と、電源電子部品１５１を搭載する面を駆動基板１３０側に向けて駆動基板１３０より電動モータＭＴ側に配置される電源基板１５０と、駆動電子部品１３１などを受け入れる受容部１４２１／１４２２と駆動基板１３０と電源基板１５０を所定の距離で保持する保持部１４１を有し、駆動基板１３０と電源基板１５０の間に配置される基板保持部材１４０と、駆動電子部品１３１を制御するための制御部１６２を搭載し、電源基板１５０より電動モータＭＴ側に配置される制御基板１６０と、を備える。これによれば、発熱量の多い駆動基板１３０の近くであって装置の端部にヒートシンクを設け、ヒートシンクは直接外気と接触するように配置すると共に、制御ユニット１００内の基板間に基板保持部材１４０を設けることで、良好な放熱性とモジュール化による良好な組み立て性を有する電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

【0033】

上述した制御ユニット１００は、以下のように組み立てることが好ましい。まず、図８に示すように、駆動基板１３０と基板保持部材１４０を組み立てる。すなわち、駆動基板１３０の電源駆動間端子１３２を基板保持部材１４０のガイド孔１４５にガイドさせながら差し込み、駆動電子部品１３１を受け入れる受容部１４２１に嵌合させる。そして、駆動基板１３０と基板保持部材１４０を保持部１４１の一端で固定する。

【0034】

次に、駆動基板１３０と基板保持部材１４０が一体となったものを、基板保持部材１４０を固定した面と反対側の面で駆動基板１３０をヒートシンクカバー１２０に固定する。なお、駆動基板１３０は、固定孔１３３を有し、この固定孔１３３を介してヒートシンクカバー１２０に設けられたボスに螺子で取り付けられる。なお、基板保持部材１４０は、固定孔１３３に対応する位置に螺子除け部１４８を有し、螺子での取り付けが容易になっている。

【0035】

次に、図９に示すように、ヒートシンクカバー１２０から基板保持部材１４０までが一体になったものに、電源基板１５０を取り付ける。すなわち、電源基板１５０の電源電子部品１５１を基板保持部材１４０の受容部１４２２に嵌合し、基板保持部材１４０の駆動基板１３０を固定した面と反対側の面に、保持部１４１の他端で電源基板１５０を固定する。そうすると、本図に示すように、電源基板１５０の電源制御間端子１５２と、ヒートシンクカバー１２０に設けられたカバー固定部１２１と、制御用端子１１３が制御ユニット１００の上面から突出する。

【0036】

次に、図１０に示すように、固定した電源基板１５０側から、制御基板１６０の制御基板接続端子孔１６３および制御用端子接続孔１６４と、電源制御間端子１５２および制御用端子１１３とを嵌め合わせ、制御基板１６０をヒートシンクカバー１２０のカバー固定部１２１に固定する。このように、制御基板１６０をヒートシンクカバー１２０に固定することで、電動モータＭＴの回転軸の回転を検出する回転センサ１６１と回転軸の中心との位置ずれを最小化できる。なお、制御基板１６０の取り付け方はこれに限定されず、たとえば、図１２に示すように、基板保持部材１４０は、保持部１４１より出力軸ＲＴの径方向外側に制御基板１６０を固定するための保持部材固定部１４４を備え、制御基板１６０は、保持部材固定部１４４に固定されてもよい。このように、制御基板１６０を基板保持部材１４０に固定することで、モジュール化によるより良好な組み立て性が得られる。

【0037】

図１０および図１１に示すように、電動モータＭＴの回転軸の先端に対応する位置に回転センサ１６１が配置される。また、この次に取り付けられるモータハウジング２００から延在するモータ接続端子２１０が接続される保持部材接続端子１４３が電動モータＭＴ側から目視でき、制御ユニット１００とモータハウジング２００を取り付けられる状態である。このように、ヒートシンクカバー１２０から制御基板１６０まで組み立てられたものに、モータ接続端子２１０と保持部材接続端子１４３が適合するようにモータハウジング２００を取り付けることにより、電動パワーステアリング装置１が完成する。これによれば、発熱量の多い駆動基板１３０の近くであって装置の端部にヒートシンクを設け、ヒートシンクは直接外気と接触するように配置すると共に、制御ユニット内の基板間に基板保持部材１４０を設けることで、良好な放熱性とモジュール化による良好な組み立て性を有する電動パワーステアリング装置１の製造方法を提供することができる。

【0038】

なお、駆動基板１３０をヒートシンクカバー１２０に固定するタイミングは、駆動基板１３０と基板保持部材１４０を組み立てた状態にした時であるとして上述したが、これに限定されず、図１２に示すような、駆動基板１３０と基板保持部材１４０と電源基板１５０を組み立てた状態にしたときでもよい。ある態様においては、駆動基板１３０と基板保持部材１４０と電源基板１５０と制御基板１６０を組み立てた状態にしたときでもよい。

【0039】

また、上記では、制御基板１６０をヒートシンクカバー１２０のカバー固定部１２１に固定する例を説明したが、これに限定されず、制御基板１６０は基板保持部材１４０に固定されてもよい。たとえば、図１３に示すように、基板保持部材１４０は、保持部１４１より出力軸ＲＴの径方向外側に制御基板１６０を固定するための保持部材固定部１４４を備え、制御基板１６０は、保持部材固定部１４４に固定されてもよい。このように、制御基板１６０を基板保持部材１４０に固定することで、モジュール化によるより良好な組み立て性が得られる。

【0040】

なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

【0041】

たとえば、上記実施例の電動パワーステアリング装置１では、電動モータおよび制御ユニットはそれぞれ２系統に冗長化されていたが、冗長化されていなくともよいし、冗長化の数は３系統以上であってもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ 電動パワーステアリング制御装置
１０Ａ／Ｂ 第１システム／第２システム
１００（１００Ａ／Ｂ） 制御ユニット（第１制御システム／第２制御システム）
１１０ コネクタアッシー
１１１ コネクタ
１１２ 電源用端子
１１３ 制御用端子
１２０ ヒートシンクカバー
１２１ カバー固定部
１３０ 駆動基板
１３１ 駆動電子部品
１３２ 電源駆動間端子
１３３ 固定孔
１４０ 基板保持部材
１４１ 保持部
１４２１／１４２２ 受容部
１４３ 保持部材接続端子
１４４ 保持部材固定部
１４５ ガイド孔
１４６ プレスインカバー
１４８ 螺子除け部
１５０ 電源基板
１５１ 電源電子部品
１５２ 電源制御間端子
１５３ 電源用端子接続孔
１６０ 制御基板
１６１ 回転センサ（ＭＲセンサ）
１６２ 制御部（マイクロコンピュータ）
１６３ 制御基板接続端子孔
１６４ 制御用端子接続孔
２００ モータハウジング
２１０ モータ接続端子
ＭＴＡ 第１電動モータ
ＭＴＢ 第２電動モータ
ＲＴ 電動モータの出力軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】