JP3956896B2 - 電動モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動させるための電動モータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、電動モータ駆動装置は、電動モータを駆動させるための駆動素子を制御基板に電気的に接続させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１５７７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の電動モータ駆動装置では、駆動素子が制御基板に電流の流れる経路を考慮せずに設けられているため、制御基板に設けられた電流を入力するための電源端子接続部からその電流を電動モータに出力するためのモータ端子接続部までの電流の流れる経路が長くなり、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量が増加してしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量を抑制することができる電動モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、通電により駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動させるための駆動素子が電気的に接続される制御基板を有する制御装置とを備えた電動モータ駆動装置において、前記駆動素子は、電源と前記電動モータとの間に電気的に接続される第１の駆動素子と、グランドと前記電動モータとの間に電気的に接続される第２の駆動素子とからなり、前記制御基板には、前記電源に電気的に接続される第１の入力端子及び前記グランドに電気的に接続される第２の入力端子を有し、前記電動モータに電流を流すための電源端子接続部と、前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の出力端子及び前記第２の入力端子に電気的に接続される第２の出力端子を有し、前記電流を前記電動モータへ出力するためのモータ端子接続部とが設けられ、
前記第１及び第２の駆動素子は、前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間に設けられ、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子と、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子とがそれぞれ隣接して設けられ、前記制御基板には、前記第１の入力端子と直接接続される第１の導電体と、前記第２の入力端子と直接接続される第２の導電体と、前記第１の出力端子と直接接続される第３の導電体と、前記第２の出力端子と直接接続される第４の導電体とを有する配線パターンが設けられ、前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間とは、前記第１及び第２の導電体の幅の両端と前記第３及び第４の端部の幅の両端とを直線的に結んだ領域内であることを特徴としている。
【００２１】
この構成により、電源から制御基板に流れる電流は、第１の入力端子、第１の駆動素子、第１の出力端子、第２の出力端子、第２の駆動素子及び第２の入力端子の順に流れることから、第１及び第２の駆動素子を電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けることで、第１の入力端子から第１の出力端子までと、第２の出力端子から第２の入力端子までとに流れる電流の経路をそれぞれ一方向にすることができる。これにより、第１の入力端子から第１の出力端子までと、第２の出力端子から第２の入力端子までとに流れる電流の経路がそれぞれ往復することなく、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路を短くできるため、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量を抑制することができる。また、この構成により、配線パターンの第１から第４の導電体に電流が流れることから、第１及び第２の導電体の幅の両端と第３及び第４の端部の幅の両端とを直線的に結んだ領域内に第１及び第２の駆動素子を設けることで、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路を最も短くすることができる。
【００２２】
また、請求項２では、電源端子接続部は、制御基板の一端側に設けられ、モータ端子接続部は、制御基板の他端側に設けられることを特徴としている。
【００２３】
この構成により、電源端子接続部とモータ端子接続部とが離間して設けられるため、第１及び第２の駆動素子を電源端子接続部とモータ端子接続部との間に確実に設けることができる。
【００２４】
また、請求項３では、第１の駆動素子は、電源と電気的に接続される電流をデューティー制御するための複数の第１のスイッチングトランジスタであり、第２の駆動素子は、グランドと電気的に接続される電流をデューティー制御するための複数の第２のスイッチングトランジスタであり、第１及び第２のスイッチングトランジスタの制御基板との接続部の全てが電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けられることを特徴としている。
【００２５】
この構成により、一般的な電動モータ駆動装置には、第１及び第２のスイッチングトランジスタが設けられることから、複数の第１及び第２のスイッチングトランジスタの制御基板との接続部の全てを電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けることで、確実に電源端子接続部からモータ端子接続部までの電流が流れる経路を短くできる。
【００２８】
また、請求項４では、制御基板に対向して配置された固定部材を有し、固定部材には、スイッチングトランジスタが固定されることを特徴としている。
【００２９】
この構成により、スイッチングトランジスタから発生する熱を固定部材によって放熱することができる。さらに、スイッチングトランジスタが制御基板に固定されないことから、制御基板の大型化を招くことがないため、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路が長くなることがない。
【００３０】
また、請求項５では、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置において、制御装置は、電動モータに流れる電流を制御する制御素子を有し、第１及び第２の駆動素子、電源端子接続部及びモータ端子接続部が制御基板の一方側に設けられ、制御素子が制御基板の他方側に設けられ、制御素子が設けられる制御基板の他方側には、ステアリングと接続される操舵軸が貫通する貫通孔が設けられることを特徴としている。
【００３１】
この構成により、制御基板の一方側には貫通孔が設けられないことから、制御基板の一方側に設けられる駆動素子、電源端子接続部及びモータ端子接続部を直線的に設けることができ、より電源端子接続部からモータ端子接続部までの電流が流れる経路を短くできる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、電動パワーステアリング装置１の一部軸方向断面図である。図２は、電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。図３は、図２における制御部３及び固定部材８を示す軸方向断面図である。図４の（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。図５は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。図６は、制御部３の回路構成の一部を示した図である。図７は、制御基板３１の断面図である。図８は、制御基板３１の１層目の配線パターン３１１を示した平面図である。図９は、制御基板３１の２層目の配線パターン３１２を示した平面図である。図１０は、制御基板３１の３層目の配線パターン３１３を示した平面図である。図１１は、制御基板３１の４層目の配線パターン３１４を示した平面図である。
【００３４】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２に示すように、トルクセンサ２、制御部３、電動モータ４及び動力伝達部５から構成されており、トルクセンサ２と制御部３と動力伝達部５とがハウジング６及びカバー７内に設けられ、電動モータ４がヨーク４９内に設けられている。
【００３５】
操舵軸は、入力軸５１、出力軸５２及びトーションバー５３から構成されており、ベアリング１１、１２、１３、１４により支持されている。
【００３６】
入力軸５１は、図２に示すように、ステアリング（図示しない）に連結され、出力軸５２の内周に軸受１４を介して相対回転可能に設けられている。
【００３７】
出力軸５２は、入力軸５１と同軸上に設けられ、トーションバー５３を介して入力軸５１と相対回転可能に連結されている。
【００３８】
トーションバー５３は、入力軸５１と出力軸５２との中空部に挿入されて、両端がそれぞれピン９、１０を介して入力軸５１と出力軸５２とに連結され、ステアリングの操作により入力軸５１に操舵力が付与されると、自身に捩じれが生じることで、入力軸５１と出力軸５２とが相対回転する。
【００３９】
トルクセンサ２は、ステアリングに加えられる操舵力を検出するものであり、磁石２１、磁気ヨーク２２、集磁体を成す集磁リング２３及び磁気センサ２４から構成されている。
【００４０】
磁石２１は、リング状であって、ステアリングと連結される入力軸５１の外周に磁石固定部２１ａを介して圧入固定されており、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００４１】
磁気ヨーク２２は、磁石２１の極数（Ｎ極又はＳ極）と同数の磁極爪（図示しない）が全周に等間隔に設けられた環状体で、２個１組で構成され、磁石２１の外周に一定のエアギャップを有して同心に設けられている。なお、１組の磁気ヨーク２２は、互いの磁極爪が周方向にずれて交互に配置されるように位置決めされている。
【００４２】
集磁リング２３は、磁気ヨーク２２と同様に２個１組で構成され、磁気ヨーク２２の外周に近接して設けられる。この集磁リング２３は、後述する固定部材８の内周面に集磁リング固定部２３ｂを介して一体成形されている。また、集磁リング２３には、周方向の一部分に平板状の集磁部２３ａが設けられ、この集磁部２３ａは、互いの集磁部２３ａが軸方向に対向して設けられている。
【００４３】
磁気センサ２４は、軸方向に対向する集磁部２３ａ同士の間に設けられ、両集磁部２３ａ間に発生する磁束密度を検出し、その検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。この磁気センサ２４は、例えばホールＩＣであり、固定部材８に集磁リング固定部２３ｂを介して固定され、ホールＩＣターミナル２４ａが軸方向のステアリング側に直角に折り曲げられ、制御部３の制御基板３１に接続されている。
【００４４】
制御部３は、上述のトルクセンサ２で検出された操舵トルクに基づいて、電動モータ４へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【００４５】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための丸孔３１ａが設けられている。また、制御基板３１には、電動モータ４に流れる電流をバッテリ１５から入力するための電源端子接続部３１ｂとモータターミナル４１が接続され、電流を電動モータ４に出力するためのモータ端子接続部３１ｃとが設けられている。また、制御基板３１は、図７に示すように、１層目配線パターン３１１、２層目配線パターン３１２、３層目配線パターン３１３及び４層目配線パターン３１４から構成され、これらの配線パターンの間には、絶縁層３１５が設けられている。
【００４６】
電源端子接続部３１ｂは、制御基板３１の一方側の一端に設けられ、コネクタ１５を介してバッテリ１５と電気的に接続される。モータ端子接続部３１ｃは、制御基板３１の一方側の他端に設けられ、電動モータ４のモータターミナル４１と電気的に接続される。
【００４７】
スイッチングトランジスタ３２は、固定部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ３２は、図２に示すように、スイッチングトランジスタ３２の側方に取り出されたターミナルが軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に接続されている。
【００４８】
制御基板３１には、図３及び図４（ａ）に示すように、制御素子３３と駆動素子を成すリレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８とが直接基板上に組み付けられている。また、制御基板３１には、トルクセンサ２からの端子が接続され、操舵力が入力される。
【００４９】
制御素子３３は、制御基板３１の他方側に設けられ、マイクロコンピュータ等の素子であり、トルクセンサ２からの操舵力に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ３２をデューティー制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００５０】
リレー３４、３５及びコイル３８は、図４（ａ）及び図５に示すように、制御基板３１の一方側の表面、且つ電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられている。
【００５１】
リレー３４は、第１のリレーを成し、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。リレー３５は、第２のリレーを成し、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コイル３８は、バッテリ１５から流れる電流のノイズの発生を抑制するものである。
【００５２】
また、コンデンサ３６は、１つで構成され、バッテリ１５から流れる電流のノイズの発生を抑制するものであり、長手方向の長さがリレー３４、３５及びコイル３８の高さよりも長く、コンデンサ３６の長手方向が制御基板３１と直交して直接接続されている。
【００５３】
次に、制御部３の駆動回路について説明する。図６に示すように、バッテリ１５の＋端子は、リレー３４及びコイル３８を介してコンデンサ３６の一端とスイッチングトランジスタ３２とに接続されている。コンデンサ３６の他端は、バッテリ１５の−端子と接続されている。さらに、スイッチングトランジスタ３２は、シャント抵抗３７を介してバッテリ１５の−端子と接続されている。また、スイッチングトランジスタ３２は、４つ用いられ、ブリッジ回路を構成しており、制御素子３３が接続された制御回路（図示しない）のＰＷＭ駆動信号により動作し、リレー３５を介して電動モータ４に流れる電流をデューティー制御することで、電動モータ４を駆動させる。なお、制御回路は、シャント抵抗３７の電圧降下分に相当する電圧値が入力され、電動モータ４に流れている電流を検出し、ＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００５４】
次に、制御基板３１の駆動回路の接続について図８、図９、図１０及び図１１に基づいて説明する。電源端子接続部３１ｂのバッテリ１５の＋端子側は、第１の配線パターン３１１ａに接続されている。第１の配線パターン３１１ａは、リレー３４を介して第２の配線パターン３１１ｂに接続されている。第２の配線パターン３１１ｂは、コイル３８を介して第３の配線パターン３１１ｃに接続されている。第３の配線パターン３１１ｃは、コンデンサ３６に接続され、スイッチングトランジスタ３２を介して第４の配線パターン３１３ａに接続されている。第４の配線パターン３１３ａは、モータ端子接続部３１ｃに接続され、リレー３５を介して第５の配線パターン３１２ａに接続されている。第５の配線パターン３１２ａは、スイッチングトランジスタ３２を介して第６の配線パターン３１２ｂと第７の配線パターン３１３ｂとに接続されている。第７の配線パターン３１３ｂは、シャント抵抗３７を介して第８の配線パターン３１４ａに接続されている。第８の配線パターン３１４ａは、電源端子接続部３１ｂの−端子側に接続されている。なお、第１から第８の配線パターン以外の配線パターンは、バッテリ１５のＧＮＤに接続されている。
【００５５】
また、本実施形態の電源端子接続部３１ｂからモータ端子接続部３１ｃまでを結ぶ接続線とは、第１から第８の配線パターンに相当する。
【００５６】
電動モータ４は、上述した制御部３で決定されたステアリングの操舵力を補助するための操舵補助力を出力軸５２に付与するものであり、モータハウジングを成す磁性体のヨーク４９の内周にマグネット４８を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ４７及びこのアーマチャ４７に設けられたコンミテータ４６に摺接するブラシ４３等から構成される直流モータである。また、ブラシ４３をブラシホルダ４３ａ内に設けられたスプリング４４により、内径方向に付勢することで、ブラシ４３をコンミテータ４６に摺接させている。さらに、電動モータ４は、図５に示すように、ヨーク４９の開口端面がハウジング６の側面に当接して組み付けられ、ボルト１８によりフレームエンド７０に固定されている。
【００５７】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる金属製のモータターミナル４１を具備し、このモータターミナル４１が例えば樹脂製のホルダプレート１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００５８】
ホルダプレート１９は、ブラシ４３を摺動自在に保持するブラシホルダ４３ａを固定するもので、図５に示すように、ヨーク４９の開口端部に組み付けられたフレームエンド７０内に組み付けられる。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００５９】
また、モータターミナル４１は、給電のためのものであって、ほぼ直角に折り曲げられ、図１及び図６に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、一端が制御部３の制御基板３１に半田を介して接続され、他端がエンドフレーム４３ｄとブラシホルダ４３ａとの間にゴムマウント４３ｂを介して挟持されたターミナルプレート４３ｃに接続されている。
【００６０】
エンドフレーム４３ｄは、鉄板であって、ヨーク４９に固定され、ハウジング６とヨーク４９との間で挟持されている。ゴムマウント４３ｂは、ブラシ４３がコンミテータ４６の外周面上を摺動する時に発生する振動を吸収するものである。ターミナルプレート４３ｃは、樹脂製の部材の内部に金属製のターミナルが保持されており、このターミナルプレート４３ｃ内のターミナルがモータターミナル４１及びピグテール４２と接続されることで、バッテリからブラシ４３に電流を供給している。
【００６１】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１、プレート１９ａ、ピグテール４２及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００６２】
動力伝達部５は、上述した電動モータ４から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、入力軸５１、出力軸５２、トーションバー５３、ウォームホイール５４及びウォームギヤ５５から構成されている。
【００６３】
ウォームギヤ５５は、図１に示すように、電動モータ４のアーマチャシャフト４５に圧入固定された伝達部材１６を介してアーマチャシャフト４５の回転力が伝達されることで回転する。
【００６４】
ウォームホイール５４は、図２に示すように、出力軸５２の外周に固定され、ウォームホイール５４の外周がウォームギヤ５５と噛み合っており、ウォームギヤ５５が回転することで周方向に回転する。
【００６５】
ハウジング６は、アルミニウム製であり、ハウジング６の内部に固定部材８が設けられている。このハウジング６は、ベアリング１２を介して出力軸５２を回転自在に支持している。
【００６６】
カバー７は、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口部分を塞ぐためのものである。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。また、カバー７の内周がベアリング１３を出力軸５１の外周に回転自在に支持している。さらに、カバー７は、リレー３４、３５及びコイル３８を覆う張り出し部７２を有している。
【００６７】
固定部材８は、アルミニウム製であって、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を固定し、内周面に集磁リング２３が設けられた集磁リング固定部２３ａが設けられている。また、固定部材８は、ベアリング１１を介して出力軸５２を支持している。さらに、固定部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。この当接部８１は、固定部材８に設けられたスイッチングトランジスタ３２と軸方向に略対向する部分に設けられている。また、固定部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ１５との接続するための電源用ターミナルと、車速信号やエンジンの回転数信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。
【００６８】
また、図３に示すように、固定部材８は、制御部３が固定された状態で、ハウジング６内に収容される。
【００６９】
（本実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、駆動素子を成すスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８と電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとが制御基板の一方側の一部分に集中して設けられている。また、ほぼ全ての駆動素子（スイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５及びコイル３８）が電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられている。これらの構成により、電源端子接続部３１ｂからモータ端子接続部３１ｃまでを結ぶ第１から第８の配線パターンを電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられるため、第１から第８の配線パターンの経路を短くでき、第１から第８の配線パターンからの発熱量を抑制することができる。
【００７０】
さらに、制御素子３３は、制御基板３１の他方側に設けられることから、制御素子３３にスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８から発生する熱の影響を及ぼすことを抑制できる。
【００７１】
また、電源端子接続部３１ｂは、制御基板３１の一方側の一端に設けられ、モータ端子接続部３１ｃは、制御基板３１の一方側の他端に設けられることから、リレー３４、３５及びコイル３８を電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設け易くすることができる。また、電源端子接続部３１ｂへのバッテリ１５の接続とモータ端子接続部３１ｃへの電動モータ４の接続を容易にできる。
【００７２】
また、体格の大きいリレー３４、３５及びコイル３８は、制御基板３１の一方側の表面に設けられることから、カバー７の張り出し部７２の形状が簡素となるため、ダイガスト製のカバー７の生産性が向上する。
【００７３】
さらに、コンデンサ３６の長手方向の長さは、リレー３４、３５及びコイル３８の高さよりも長く、コンデンサ３６の長手方向が制御基板３１の裏面に直交して直接固定されることから、カバー７の張り出し部７２の形状が複雑になることを抑制できる。
【００７４】
なお、本実施形態でのコンデンサ３６とシャント抵抗３７とは、電源端子接続部３８とモータ端子接続部３９との間の空間内に設けられていないが、電源端子接続部３８とモータ端子接続部３９との間の空間内に設けることで、電動モータ４に流れる電流の経路をより短くすることができる。
【００７５】
また、一般的な電動モータ駆動装置では、複数のスイッチングトランジスタ３２が設けられるため、本実施形態のように、スイッチングトランジスタ３２の制御基板３１との接続部の全てを電源端子接続部２１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設けることで、確実に第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００７６】
さらに、スイッチングトランジスタ３２は、制御基板３１に直接固定されずに、固定部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されていることから、スイッチングトランジスタ３２から発生する熱を固定部材８によって放熱することができる。さらに、制御基板３１の大型化を招くことがないため、第１から第８の配線パターンが大きくなることなく、第１から第８の配線パターンに電流が流れる経路が長くなることがない。
【００７７】
また、制御基板３１の丸孔３１ａは、制御素子３３が設けられる制御基板３１の他方側に設けられることから、第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を直線的にすることができ、より第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００７８】
［他の実施例］
図１２は、第１から第３の配線パターンを重ね合わせた一部分を示した平面図である。
【００７９】
図１２に示すように、電源端子接続部３１ｂは、バッテリ１５に電気的に接続される第１の入力端子３１ｂａとグランドに電気的に接続される第２の入力端子３１ｂｂとからなる。
【００８０】
モータ端子接続部３１ｃは、第１の入力端子３１ｂａ及び第２の入力端子３１ｂｂに配線パターンによって電気的に接続される第１の出力端子３１ｃａと第２の出力端子３１ｃｂとからなる。
【００８１】
また、リレー３４、３５、コイル３８、コンデンサ３６及び上段側の２つのスイッチングトランジスタ３２が第１の入力端子３１ｂａと第１の出力端子３１ｃａとの間に電気的に接続して設けられる。なお、このリレー３４、３５、コイル３８、コンデンサ３６及び上端側の２つのスイッチングトランジスタ３２が特許請求の範囲の第１の駆動素子に相当する。
【００８２】
さらに、下段側の２つのスイッチングトランジスタ３２及びシャント抵抗３７が第２の出力端子３１ｃｂと第２の入力端子３１ｂｂとの間に電気的に接続して設けられる。なお、この下段側の２つのスイッチングトランジスタ３２及びシャント抵抗３７が特許請求の範囲の第２の駆動素子に相当する。
【００８３】
第１の入力端子３１ｂａは、第１の配線パターン３１１ａに直接電気的に接続され、第２の入力端子３１ｂｂは、第９の配線パターン３１１ｄに直接電気的に接続されている。さらに、第１の出力端子３１ｃａは、第１０の配線パターン３１２ｃに直接電気的に接続され、第２の出力端子３１ｃｂは、第１１の配線パターン３１３ｃに直接電気的に接続されている。
【００８４】
また、第１の配線パターン３１１ａと第９の配線パターン３１１ｄとの幅は、第１の配線パターン３１１ａの一方側端部Ｔ１から第９の配線パターン３１１ｄの他方側端部Ｔ２までの距離である。さらに、第１０の配線パターン３１２ｃと第１１の配線パターン３１３ｃとの幅は、第１１の配線パターン３１３ｃの一方側端部Ｔ３から第１０の配線パターン３１２ｃの他方側端部Ｔ４までの距離である。
【００８５】
そして、他の実施例における電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間とは、第１の配線パターン３１１ａの一方側端部Ｔ１及び第１１の配線パターン３１３ｃの一方側端部Ｔ３と、第９の配線パターン３１１ｄの他方側端部Ｔ２及び第１０の配線パターン３１２ｃの他方側端部Ｔ４とを直線的に結んだ線（Ｌ１、Ｌ２）の領域内である。
【００８６】
このように、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間を定義することにより、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８の制御基板３１との接続部が上述の領域内に全て設けることができる（図１２参照）。これにより、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００８７】
また、制御基板３１の一端側に電源端子接続部３１ｂ、他端側にモータ端子接続部３１ｃが設けられ、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８は、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設けられる。
【００８８】
この構成により、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａ、リレー３４、コイル３８、上段側のスイッチングトランジスタ３２及び第１の出力端子３１ｃａの順に流れる。そして、電動モータ４を経由して第２の出力端子３１ｃｂ、下段側のスイッチングトランジスタ３２、シャント抵抗３７及び第２の入力端子３１ｂｂの順に流れる。このことから、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａまでに流れる電流の経路と、第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路とをそれぞれ一方向にすることができる。そのため、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａまでに流れる電流の経路と、第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路とがそれぞれ往復することなく、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路を短くすることができ、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとを結ぶ第１から第１１の配線パターンからの発熱量を抑制することができる。
【００８９】
さらに、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとが離間して設けられるため、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８の制御基板３１との接続部を電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設け易くすることができる。
【００９０】
また、第１の入力端子３１ｂａ及び第２の入力端子３１ｂｂと第１の出力端子３１ｃａ及び第２の出力端子３１ｃｂとがそれぞれ隣接して設けられていることから、第１の配線パターン３１１ａと第９の配線パターン３１１ｄとの幅及び第１０の配線パターン３１２ｃと第１１の配線パターン３１３ｃとの幅がそれぞれ大きくなることがないため、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路をより短くすることができる。
【００９１】
なお、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａに、さらに第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂに流れると説明したが、ステアリングに加わったトルクの印加方向が反転すると、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａから第２の出力端子３１ｃｂに、さらに第１の出力端子３１ｃａから第２の入力端子３１ｂｂに流れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一部軸方向断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の入力軸及び出力軸に沿った軸方向断面図である。
【図３】図２における制御部及び固定部材を示す軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は、制御部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図６】制御部の回路構成の一部を示した図である。
【図７】制御基板の断面図である。
【図８】制御基板の１層目の配線パターンを示した平面図である。
【図９】制御基板の２層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１０】制御基板の３層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１１】制御基板の４層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１２】制御基板の第１から第３の配線パターンを重ね合わせた一部分を示した平面図である。
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…トルクセンサ、
３…制御部、
４…電動モータ、
５…動力伝達部、
６…ハウジング、
７…カバー、
８…固定部材、
１１、１２、１３…ベアリング、
３１…制御基板、
３１ｂ…電源端子接続部、
３１ｃ…モータ端子接続部、
３２…スイッチングトランジスタ、
３３…制御素子、
３４、３５…リレー、
３６…コンデンサ、
３７…シャント抵抗、
３８…コイル、
４１…モータターミナル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動させるための電動モータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、電動モータ駆動装置は、電動モータを駆動させるための駆動素子を制御基板に電気的に接続させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１５７７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の電動モータ駆動装置では、駆動素子が制御基板に電流の流れる経路を考慮せずに設けられているため、制御基板に設けられた電流を入力するための電源端子接続部からその電流を電動モータに出力するためのモータ端子接続部までの電流の流れる経路が長くなり、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量が増加してしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量を抑制することができる電動モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、通電により駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動させるための駆動素子が電気的に接続される制御基板を有する制御装置とを備えた電動モータ駆動装置において、前記駆動素子は、電源と前記電動モータとの間に電気的に接続される第１の駆動素子と、グランドと前記電動モータとの間に電気的に接続される第２の駆動素子とからなり、前記制御基板には、前記電源に電気的に接続される第１の入力端子及び前記グランドに電気的に接続される第２の入力端子を有し、前記電動モータに電流を流すための電源端子接続部と、前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の出力端子及び前記第２の入力端子に電気的に接続される第２の出力端子を有し、前記電流を前記電動モータへ出力するためのモータ端子接続部とが設けられ、
前記第１及び第２の駆動素子は、前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間に設けられ、前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子と、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子とがそれぞれ隣接して設けられ、前記制御基板には、前記第１の入力端子と直接接続される第１の導電体と、前記第２の入力端子と直接接続される第２の導電体と、前記第１の出力端子と直接接続される第３の導電体と、前記第２の出力端子と直接接続される第４の導電体とを有する配線パターンが設けられ、前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間とは、前記第１及び第２の導電体の幅の両端と前記第３及び第４の端部の幅の両端とを直線的に結んだ領域内であることを特徴としている。
【００２１】
この構成により、電源から制御基板に流れる電流は、第１の入力端子、第１の駆動素子、第１の出力端子、第２の出力端子、第２の駆動素子及び第２の入力端子の順に流れることから、第１及び第２の駆動素子を電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けることで、第１の入力端子から第１の出力端子までと、第２の出力端子から第２の入力端子までとに流れる電流の経路をそれぞれ一方向にすることができる。これにより、第１の入力端子から第１の出力端子までと、第２の出力端子から第２の入力端子までとに流れる電流の経路がそれぞれ往復することなく、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路を短くできるため、電源端子接続部とモータ端子接続部とを結ぶ接続線からの発熱量を抑制することができる。また、この構成により、配線パターンの第１から第４の導電体に電流が流れることから、第１及び第２の導電体の幅の両端と第３及び第４の端部の幅の両端とを直線的に結んだ領域内に第１及び第２の駆動素子を設けることで、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路を最も短くすることができる。
【００２２】
また、請求項２では、電源端子接続部は、制御基板の一端側に設けられ、モータ端子接続部は、制御基板の他端側に設けられることを特徴としている。
【００２３】
この構成により、電源端子接続部とモータ端子接続部とが離間して設けられるため、第１及び第２の駆動素子を電源端子接続部とモータ端子接続部との間に確実に設けることができる。
【００２４】
また、請求項３では、第１の駆動素子は、電源と電気的に接続される電流をデューティー制御するための複数の第１のスイッチングトランジスタであり、第２の駆動素子は、グランドと電気的に接続される電流をデューティー制御するための複数の第２のスイッチングトランジスタであり、第１及び第２のスイッチングトランジスタの制御基板との接続部の全てが電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けられることを特徴としている。
【００２５】
この構成により、一般的な電動モータ駆動装置には、第１及び第２のスイッチングトランジスタが設けられることから、複数の第１及び第２のスイッチングトランジスタの制御基板との接続部の全てを電源端子接続部とモータ端子接続部との間に設けることで、確実に電源端子接続部からモータ端子接続部までの電流が流れる経路を短くできる。
【００２８】
また、請求項４では、制御基板に対向して配置された固定部材を有し、固定部材には、スイッチングトランジスタが固定されることを特徴としている。
【００２９】
この構成により、スイッチングトランジスタから発生する熱を固定部材によって放熱することができる。さらに、スイッチングトランジスタが制御基板に固定されないことから、制御基板の大型化を招くことがないため、第１の入力端子から第２の入力端子までに流れる電流の経路が長くなることがない。
【００３０】
また、請求項５では、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置において、制御装置は、電動モータに流れる電流を制御する制御素子を有し、第１及び第２の駆動素子、電源端子接続部及びモータ端子接続部が制御基板の一方側に設けられ、制御素子が制御基板の他方側に設けられ、制御素子が設けられる制御基板の他方側には、ステアリングと接続される操舵軸が貫通する貫通孔が設けられることを特徴としている。
【００３１】
この構成により、制御基板の一方側には貫通孔が設けられないことから、制御基板の一方側に設けられる駆動素子、電源端子接続部及びモータ端子接続部を直線的に設けることができ、より電源端子接続部からモータ端子接続部までの電流が流れる経路を短くできる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、電動パワーステアリング装置１の一部軸方向断面図である。図２は、電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。図３は、図２における制御部３及び固定部材８を示す軸方向断面図である。図４の（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。図５は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。図６は、制御部３の回路構成の一部を示した図である。図７は、制御基板３１の断面図である。図８は、制御基板３１の１層目の配線パターン３１１を示した平面図である。図９は、制御基板３１の２層目の配線パターン３１２を示した平面図である。図１０は、制御基板３１の３層目の配線パターン３１３を示した平面図である。図１１は、制御基板３１の４層目の配線パターン３１４を示した平面図である。
【００３４】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２に示すように、トルクセンサ２、制御部３、電動モータ４及び動力伝達部５から構成されており、トルクセンサ２と制御部３と動力伝達部５とがハウジング６及びカバー７内に設けられ、電動モータ４がヨーク４９内に設けられている。
【００３５】
操舵軸は、入力軸５１、出力軸５２及びトーションバー５３から構成されており、ベアリング１１、１２、１３、１４により支持されている。
【００３６】
入力軸５１は、図２に示すように、ステアリング（図示しない）に連結され、出力軸５２の内周に軸受１４を介して相対回転可能に設けられている。
【００３７】
出力軸５２は、入力軸５１と同軸上に設けられ、トーションバー５３を介して入力軸５１と相対回転可能に連結されている。
【００３８】
トーションバー５３は、入力軸５１と出力軸５２との中空部に挿入されて、両端がそれぞれピン９、１０を介して入力軸５１と出力軸５２とに連結され、ステアリングの操作により入力軸５１に操舵力が付与されると、自身に捩じれが生じることで、入力軸５１と出力軸５２とが相対回転する。
【００３９】
トルクセンサ２は、ステアリングに加えられる操舵力を検出するものであり、磁石２１、磁気ヨーク２２、集磁体を成す集磁リング２３及び磁気センサ２４から構成されている。
【００４０】
磁石２１は、リング状であって、ステアリングと連結される入力軸５１の外周に磁石固定部２１ａを介して圧入固定されており、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００４１】
磁気ヨーク２２は、磁石２１の極数（Ｎ極又はＳ極）と同数の磁極爪（図示しない）が全周に等間隔に設けられた環状体で、２個１組で構成され、磁石２１の外周に一定のエアギャップを有して同心に設けられている。なお、１組の磁気ヨーク２２は、互いの磁極爪が周方向にずれて交互に配置されるように位置決めされている。
【００４２】
集磁リング２３は、磁気ヨーク２２と同様に２個１組で構成され、磁気ヨーク２２の外周に近接して設けられる。この集磁リング２３は、後述する固定部材８の内周面に集磁リング固定部２３ｂを介して一体成形されている。また、集磁リング２３には、周方向の一部分に平板状の集磁部２３ａが設けられ、この集磁部２３ａは、互いの集磁部２３ａが軸方向に対向して設けられている。
【００４３】
磁気センサ２４は、軸方向に対向する集磁部２３ａ同士の間に設けられ、両集磁部２３ａ間に発生する磁束密度を検出し、その検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。この磁気センサ２４は、例えばホールＩＣであり、固定部材８に集磁リング固定部２３ｂを介して固定され、ホールＩＣターミナル２４ａが軸方向のステアリング側に直角に折り曲げられ、制御部３の制御基板３１に接続されている。
【００４４】
制御部３は、上述のトルクセンサ２で検出された操舵トルクに基づいて、電動モータ４へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【００４５】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための丸孔３１ａが設けられている。また、制御基板３１には、電動モータ４に流れる電流をバッテリ１５から入力するための電源端子接続部３１ｂとモータターミナル４１が接続され、電流を電動モータ４に出力するためのモータ端子接続部３１ｃとが設けられている。また、制御基板３１は、図７に示すように、１層目配線パターン３１１、２層目配線パターン３１２、３層目配線パターン３１３及び４層目配線パターン３１４から構成され、これらの配線パターンの間には、絶縁層３１５が設けられている。
【００４６】
電源端子接続部３１ｂは、制御基板３１の一方側の一端に設けられ、コネクタ１５を介してバッテリ１５と電気的に接続される。モータ端子接続部３１ｃは、制御基板３１の一方側の他端に設けられ、電動モータ４のモータターミナル４１と電気的に接続される。
【００４７】
スイッチングトランジスタ３２は、固定部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ３２は、図２に示すように、スイッチングトランジスタ３２の側方に取り出されたターミナルが軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に接続されている。
【００４８】
制御基板３１には、図３及び図４（ａ）に示すように、制御素子３３と駆動素子を成すリレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８とが直接基板上に組み付けられている。また、制御基板３１には、トルクセンサ２からの端子が接続され、操舵力が入力される。
【００４９】
制御素子３３は、制御基板３１の他方側に設けられ、マイクロコンピュータ等の素子であり、トルクセンサ２からの操舵力に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ３２をデューティー制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００５０】
リレー３４、３５及びコイル３８は、図４（ａ）及び図５に示すように、制御基板３１の一方側の表面、且つ電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられている。
【００５１】
リレー３４は、第１のリレーを成し、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。リレー３５は、第２のリレーを成し、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コイル３８は、バッテリ１５から流れる電流のノイズの発生を抑制するものである。
【００５２】
また、コンデンサ３６は、１つで構成され、バッテリ１５から流れる電流のノイズの発生を抑制するものであり、長手方向の長さがリレー３４、３５及びコイル３８の高さよりも長く、コンデンサ３６の長手方向が制御基板３１と直交して直接接続されている。
【００５３】
次に、制御部３の駆動回路について説明する。図６に示すように、バッテリ１５の＋端子は、リレー３４及びコイル３８を介してコンデンサ３６の一端とスイッチングトランジスタ３２とに接続されている。コンデンサ３６の他端は、バッテリ１５の−端子と接続されている。さらに、スイッチングトランジスタ３２は、シャント抵抗３７を介してバッテリ１５の−端子と接続されている。また、スイッチングトランジスタ３２は、４つ用いられ、ブリッジ回路を構成しており、制御素子３３が接続された制御回路（図示しない）のＰＷＭ駆動信号により動作し、リレー３５を介して電動モータ４に流れる電流をデューティー制御することで、電動モータ４を駆動させる。なお、制御回路は、シャント抵抗３７の電圧降下分に相当する電圧値が入力され、電動モータ４に流れている電流を検出し、ＰＷＭ駆動信号を生成する。
【００５４】
次に、制御基板３１の駆動回路の接続について図８、図９、図１０及び図１１に基づいて説明する。電源端子接続部３１ｂのバッテリ１５の＋端子側は、第１の配線パターン３１１ａに接続されている。第１の配線パターン３１１ａは、リレー３４を介して第２の配線パターン３１１ｂに接続されている。第２の配線パターン３１１ｂは、コイル３８を介して第３の配線パターン３１１ｃに接続されている。第３の配線パターン３１１ｃは、コンデンサ３６に接続され、スイッチングトランジスタ３２を介して第４の配線パターン３１３ａに接続されている。第４の配線パターン３１３ａは、モータ端子接続部３１ｃに接続され、リレー３５を介して第５の配線パターン３１２ａに接続されている。第５の配線パターン３１２ａは、スイッチングトランジスタ３２を介して第６の配線パターン３１２ｂと第７の配線パターン３１３ｂとに接続されている。第７の配線パターン３１３ｂは、シャント抵抗３７を介して第８の配線パターン３１４ａに接続されている。第８の配線パターン３１４ａは、電源端子接続部３１ｂの−端子側に接続されている。なお、第１から第８の配線パターン以外の配線パターンは、バッテリ１５のＧＮＤに接続されている。
【００５５】
また、本実施形態の電源端子接続部３１ｂからモータ端子接続部３１ｃまでを結ぶ接続線とは、第１から第８の配線パターンに相当する。
【００５６】
電動モータ４は、上述した制御部３で決定されたステアリングの操舵力を補助するための操舵補助力を出力軸５２に付与するものであり、モータハウジングを成す磁性体のヨーク４９の内周にマグネット４８を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ４７及びこのアーマチャ４７に設けられたコンミテータ４６に摺接するブラシ４３等から構成される直流モータである。また、ブラシ４３をブラシホルダ４３ａ内に設けられたスプリング４４により、内径方向に付勢することで、ブラシ４３をコンミテータ４６に摺接させている。さらに、電動モータ４は、図５に示すように、ヨーク４９の開口端面がハウジング６の側面に当接して組み付けられ、ボルト１８によりフレームエンド７０に固定されている。
【００５７】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる金属製のモータターミナル４１を具備し、このモータターミナル４１が例えば樹脂製のホルダプレート１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００５８】
ホルダプレート１９は、ブラシ４３を摺動自在に保持するブラシホルダ４３ａを固定するもので、図５に示すように、ヨーク４９の開口端部に組み付けられたフレームエンド７０内に組み付けられる。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００５９】
また、モータターミナル４１は、給電のためのものであって、ほぼ直角に折り曲げられ、図１及び図６に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、一端が制御部３の制御基板３１に半田を介して接続され、他端がエンドフレーム４３ｄとブラシホルダ４３ａとの間にゴムマウント４３ｂを介して挟持されたターミナルプレート４３ｃに接続されている。
【００６０】
エンドフレーム４３ｄは、鉄板であって、ヨーク４９に固定され、ハウジング６とヨーク４９との間で挟持されている。ゴムマウント４３ｂは、ブラシ４３がコンミテータ４６の外周面上を摺動する時に発生する振動を吸収するものである。ターミナルプレート４３ｃは、樹脂製の部材の内部に金属製のターミナルが保持されており、このターミナルプレート４３ｃ内のターミナルがモータターミナル４１及びピグテール４２と接続されることで、バッテリからブラシ４３に電流を供給している。
【００６１】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１、プレート１９ａ、ピグテール４２及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００６２】
動力伝達部５は、上述した電動モータ４から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、入力軸５１、出力軸５２、トーションバー５３、ウォームホイール５４及びウォームギヤ５５から構成されている。
【００６３】
ウォームギヤ５５は、図１に示すように、電動モータ４のアーマチャシャフト４５に圧入固定された伝達部材１６を介してアーマチャシャフト４５の回転力が伝達されることで回転する。
【００６４】
ウォームホイール５４は、図２に示すように、出力軸５２の外周に固定され、ウォームホイール５４の外周がウォームギヤ５５と噛み合っており、ウォームギヤ５５が回転することで周方向に回転する。
【００６５】
ハウジング６は、アルミニウム製であり、ハウジング６の内部に固定部材８が設けられている。このハウジング６は、ベアリング１２を介して出力軸５２を回転自在に支持している。
【００６６】
カバー７は、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口部分を塞ぐためのものである。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。また、カバー７の内周がベアリング１３を出力軸５１の外周に回転自在に支持している。さらに、カバー７は、リレー３４、３５及びコイル３８を覆う張り出し部７２を有している。
【００６７】
固定部材８は、アルミニウム製であって、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を固定し、内周面に集磁リング２３が設けられた集磁リング固定部２３ａが設けられている。また、固定部材８は、ベアリング１１を介して出力軸５２を支持している。さらに、固定部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。この当接部８１は、固定部材８に設けられたスイッチングトランジスタ３２と軸方向に略対向する部分に設けられている。また、固定部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ１５との接続するための電源用ターミナルと、車速信号やエンジンの回転数信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。
【００６８】
また、図３に示すように、固定部材８は、制御部３が固定された状態で、ハウジング６内に収容される。
【００６９】
（本実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、駆動素子を成すスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８と電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとが制御基板の一方側の一部分に集中して設けられている。また、ほぼ全ての駆動素子（スイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５及びコイル３８）が電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられている。これらの構成により、電源端子接続部３１ｂからモータ端子接続部３１ｃまでを結ぶ第１から第８の配線パターンを電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設けられるため、第１から第８の配線パターンの経路を短くでき、第１から第８の配線パターンからの発熱量を抑制することができる。
【００７０】
さらに、制御素子３３は、制御基板３１の他方側に設けられることから、制御素子３３にスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８から発生する熱の影響を及ぼすことを抑制できる。
【００７１】
また、電源端子接続部３１ｂは、制御基板３１の一方側の一端に設けられ、モータ端子接続部３１ｃは、制御基板３１の一方側の他端に設けられることから、リレー３４、３５及びコイル３８を電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間の空間内に設け易くすることができる。また、電源端子接続部３１ｂへのバッテリ１５の接続とモータ端子接続部３１ｃへの電動モータ４の接続を容易にできる。
【００７２】
また、体格の大きいリレー３４、３５及びコイル３８は、制御基板３１の一方側の表面に設けられることから、カバー７の張り出し部７２の形状が簡素となるため、ダイガスト製のカバー７の生産性が向上する。
【００７３】
さらに、コンデンサ３６の長手方向の長さは、リレー３４、３５及びコイル３８の高さよりも長く、コンデンサ３６の長手方向が制御基板３１の裏面に直交して直接固定されることから、カバー７の張り出し部７２の形状が複雑になることを抑制できる。
【００７４】
なお、本実施形態でのコンデンサ３６とシャント抵抗３７とは、電源端子接続部３８とモータ端子接続部３９との間の空間内に設けられていないが、電源端子接続部３８とモータ端子接続部３９との間の空間内に設けることで、電動モータ４に流れる電流の経路をより短くすることができる。
【００７５】
また、一般的な電動モータ駆動装置では、複数のスイッチングトランジスタ３２が設けられるため、本実施形態のように、スイッチングトランジスタ３２の制御基板３１との接続部の全てを電源端子接続部２１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設けることで、確実に第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００７６】
さらに、スイッチングトランジスタ３２は、制御基板３１に直接固定されずに、固定部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されていることから、スイッチングトランジスタ３２から発生する熱を固定部材８によって放熱することができる。さらに、制御基板３１の大型化を招くことがないため、第１から第８の配線パターンが大きくなることなく、第１から第８の配線パターンに電流が流れる経路が長くなることがない。
【００７７】
また、制御基板３１の丸孔３１ａは、制御素子３３が設けられる制御基板３１の他方側に設けられることから、第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を直線的にすることができ、より第１から第８の配線パターンに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００７８】
［他の実施例］
図１２は、第１から第３の配線パターンを重ね合わせた一部分を示した平面図である。
【００７９】
図１２に示すように、電源端子接続部３１ｂは、バッテリ１５に電気的に接続される第１の入力端子３１ｂａとグランドに電気的に接続される第２の入力端子３１ｂｂとからなる。
【００８０】
モータ端子接続部３１ｃは、第１の入力端子３１ｂａ及び第２の入力端子３１ｂｂに配線パターンによって電気的に接続される第１の出力端子３１ｃａと第２の出力端子３１ｃｂとからなる。
【００８１】
また、リレー３４、３５、コイル３８、コンデンサ３６及び上段側の２つのスイッチングトランジスタ３２が第１の入力端子３１ｂａと第１の出力端子３１ｃａとの間に電気的に接続して設けられる。なお、このリレー３４、３５、コイル３８、コンデンサ３６及び上端側の２つのスイッチングトランジスタ３２が特許請求の範囲の第１の駆動素子に相当する。
【００８２】
さらに、下段側の２つのスイッチングトランジスタ３２及びシャント抵抗３７が第２の出力端子３１ｃｂと第２の入力端子３１ｂｂとの間に電気的に接続して設けられる。なお、この下段側の２つのスイッチングトランジスタ３２及びシャント抵抗３７が特許請求の範囲の第２の駆動素子に相当する。
【００８３】
第１の入力端子３１ｂａは、第１の配線パターン３１１ａに直接電気的に接続され、第２の入力端子３１ｂｂは、第９の配線パターン３１１ｄに直接電気的に接続されている。さらに、第１の出力端子３１ｃａは、第１０の配線パターン３１２ｃに直接電気的に接続され、第２の出力端子３１ｃｂは、第１１の配線パターン３１３ｃに直接電気的に接続されている。
【００８４】
また、第１の配線パターン３１１ａと第９の配線パターン３１１ｄとの幅は、第１の配線パターン３１１ａの一方側端部Ｔ１から第９の配線パターン３１１ｄの他方側端部Ｔ２までの距離である。さらに、第１０の配線パターン３１２ｃと第１１の配線パターン３１３ｃとの幅は、第１１の配線パターン３１３ｃの一方側端部Ｔ３から第１０の配線パターン３１２ｃの他方側端部Ｔ４までの距離である。
【００８５】
そして、他の実施例における電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間とは、第１の配線パターン３１１ａの一方側端部Ｔ１及び第１１の配線パターン３１３ｃの一方側端部Ｔ３と、第９の配線パターン３１１ｄの他方側端部Ｔ２及び第１０の配線パターン３１２ｃの他方側端部Ｔ４とを直線的に結んだ線（Ｌ１、Ｌ２）の領域内である。
【００８６】
このように、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間を定義することにより、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８の制御基板３１との接続部が上述の領域内に全て設けることができる（図１２参照）。これにより、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路を短くすることができる。
【００８７】
また、制御基板３１の一端側に電源端子接続部３１ｂ、他端側にモータ端子接続部３１ｃが設けられ、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８は、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設けられる。
【００８８】
この構成により、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａ、リレー３４、コイル３８、上段側のスイッチングトランジスタ３２及び第１の出力端子３１ｃａの順に流れる。そして、電動モータ４を経由して第２の出力端子３１ｃｂ、下段側のスイッチングトランジスタ３２、シャント抵抗３７及び第２の入力端子３１ｂｂの順に流れる。このことから、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａまでに流れる電流の経路と、第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路とをそれぞれ一方向にすることができる。そのため、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａまでに流れる電流の経路と、第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路とがそれぞれ往復することなく、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路を短くすることができ、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとを結ぶ第１から第１１の配線パターンからの発熱量を抑制することができる。
【００８９】
さらに、電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとが離間して設けられるため、４つのスイッチングトランジスタ３２、リレー３４、３５、コンデンサ３６、シャント抵抗３７及びコイル３８の制御基板３１との接続部を電源端子接続部３１ｂとモータ端子接続部３１ｃとの間に設け易くすることができる。
【００９０】
また、第１の入力端子３１ｂａ及び第２の入力端子３１ｂｂと第１の出力端子３１ｃａ及び第２の出力端子３１ｃｂとがそれぞれ隣接して設けられていることから、第１の配線パターン３１１ａと第９の配線パターン３１１ｄとの幅及び第１０の配線パターン３１２ｃと第１１の配線パターン３１３ｃとの幅がそれぞれ大きくなることがないため、第１の入力端子３１ｂａから第２の入力端子３１ｂｂまでに流れる電流の経路をより短くすることができる。
【００９１】
なお、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａから第１の出力端子３１ｃａに、さらに第２の出力端子３１ｃｂから第２の入力端子３１ｂｂに流れると説明したが、ステアリングに加わったトルクの印加方向が反転すると、バッテリ１５から制御基板３１に流れる電流は、第１の入力端子３１ｂａから第２の出力端子３１ｃｂに、さらに第１の出力端子３１ｃａから第２の入力端子３１ｂｂに流れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一部軸方向断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の入力軸及び出力軸に沿った軸方向断面図である。
【図３】図２における制御部及び固定部材を示す軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は、制御部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図６】制御部の回路構成の一部を示した図である。
【図７】制御基板の断面図である。
【図８】制御基板の１層目の配線パターンを示した平面図である。
【図９】制御基板の２層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１０】制御基板の３層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１１】制御基板の４層目の配線パターンを示した平面図である。
【図１２】制御基板の第１から第３の配線パターンを重ね合わせた一部分を示した平面図である。
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…トルクセンサ、
３…制御部、
４…電動モータ、
５…動力伝達部、
６…ハウジング、
７…カバー、
８…固定部材、
１１、１２、１３…ベアリング、
３１…制御基板、
３１ｂ…電源端子接続部、
３１ｃ…モータ端子接続部、
３２…スイッチングトランジスタ、
３３…制御素子、
３４、３５…リレー、
３６…コンデンサ、
３７…シャント抵抗、
３８…コイル、
４１…モータターミナル。
Claims (5)
- 通電により駆動する電動モータと、前記電動モータを駆動させるための駆動素子が電気的に接続される制御基板を有する制御装置とを備えた電動モータ駆動装置において、
前記駆動素子は、電源と前記電動モータとの間に電気的に接続される第１の駆動素子と、グランドと前記電動モータとの間に電気的に接続される第２の駆動素子とからなり、
前記制御基板には、前記電源に電気的に接続される第１の入力端子及び前記グランドに電気的に接続される第２の入力端子を有し、前記電動モータに電流を流すための電源端子接続部と、
前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の出力端子及び前記第２の入力端子に電気的に接続される第２の出力端子を有し、前記電流を前記電動モータへ出力するためのモータ端子接続部とが設けられ、
前記第１及び第２の駆動素子は、前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間に設けられ、
前記第１の入力端子及び前記第２の入力端子と、前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子とがそれぞれ隣接して設けられ、
前記制御基板には、前記第１の入力端子と直接接続される第１の導電体と、前記第２の入力端子と直接接続される第２の導電体と、前記第１の出力端子と直接接続される第３の導電体と、前記第２の出力端子と直接接続される第４の導電体とを有する配線パターンが設けられ、
前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間とは、前記第１及び第２の導電体の幅の両端と前記第３及び第４の端部の幅の両端とを直線的に結んだ領域内であることを特徴とする電動モータ駆動装置。 - 前記電源端子接続部は、前記制御基板の一端側に設けられ、前記モータ端子接続部は、前記制御基板の他端側に設けられることを特徴とする請求項１記載の電動モータ駆動装置。
- 前記第１の駆動素子は、前記電源と電気的に接続される前記電流をデューティー制御するための複数の第１のスイッチングトランジスタであり、
前記第２の駆動素子は、前記グランドと電気的に接続される前記電流をデューティー制御するための複数の第２のスイッチングトランジスタであり、
前記第１及び第２のスイッチングトランジスタの前記制御基板との接続部の全てが前記電源端子接続部と前記モータ端子接続部との間に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の電動モータ駆動装置。 - 前記制御基板に対向して配置された固定部材を有し、前記固定部材には、前記スイッチングトランジスタが固定されることを特徴とする請求項３記載の電動モータ駆動装置。
- ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ駆動装置において、
前記制御装置は、前記電動モータに流れる電流を制御する制御素子を有し、
前記第１及び第２の駆動素子、前記電源端子接続部及び前記モータ端子接続部が前記制御基板の一方側に設けられ、前記制御素子が前記制御基板の他方側に設けられ、
前記制御素子が設けられる前記制御基板の他方側には、前記ステアリングと接続される操舵軸が貫通する貫通孔が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電動モータ駆動装置。
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