JP2010195219A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装効率を向上させながら正確な温度推定を行なうことができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置のステアリング機構に対して操舵補助力を付与する電動モータを駆動制御する制御ユニット１２を、前記電動モータ１１を駆動する電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と温度検出部品３３とを少なくとも含む電子部品を実装した両面基板１６Ａを、高熱伝導率の金属材料で構成された支持部材１５に支持した構成を有し、前記温度検出部品３３が前記両面基板１６Ａの前記支持部材１５との対向面に実装され、前記両面基板１６Ａと前記支持部材１５との間に間隙を形成し、該間隙内における前記温度検出部品３３と前記支持部材１５との間に絶縁性熱伝導部材５５を配置した。
【選択図】図３

Description

本発明は、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を制御ユニットで駆動制御するようにした電動パワーステアリング装置に関する。

従来、駆動回路等を金属基板に、制御回路等を絶縁基板に実装し、金属基板及び絶縁基板を放熱ケースに積層状態に取り付けた構造とし、金属基板に実装されたサーミスタによる検出温度ＴＡに基づく電流制限値以下になるようモータ電流を強制低下させる第１電流制限機能と、検出電流Ｉｍから推定した絶縁基板等の推定温度ＴＢに基づく電流制限値ＩｍａｘＢ以下となるようモータ電流を強制低下させる第２電離制限機能とを、制御回路の制御機能として設け、ユニットの過熱を確実に防止するようにしたコントロールユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１９９７３号公報

上記特許文献１に記載の従来例にあっては、発熱部品である半導体スイッチング素子での発熱を放熱するために半導体スイッチング素子と温度検出部品であるサーミスタを金属基板に実装し、サーミスタで検出された半導体スイッチング素子の推定温度により半導体スイッチング素子の温度が許容温度になるように電流制御を行なうようにしており、金属基板をヒートシンクに固定することで半導体スイッチング素子の放熱と、半導体スイッチング素子からサーミスタまでの熱抵抗を低減している。

しかしながら、半導体スイッチング素子を実装する基板が金属基板であるため、片面実装しかできず、両面実装に比べて実装効率が低下するという未解決の課題がある。
この未解決の課題を解決するために、両面実装が可能な合成樹脂基板を採用する場合には、両面実装することにより実装効率を向上させることができるが、発熱部材である半導体スイッチング素子の温度をサーミスタ等の温度検出部品で検出する場合には、温度検出部品を半導体スイッチング素子の近傍に配置したとしても、温度検出部品で空気を媒体にして半導体スイッチング素子の温度を検出することになるため、熱抵抗が大きく複数の半導体スイッチング素子との間の熱抵抗のバラツキも大きくなるため、半導体スイッチング素子の温度を正確に検出することができないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、実装効率を向上させながら正確な温度推定を行なうことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、一の形態に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに伝達された操舵トルクを、ステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に対して操舵補助力を付与する電動モータと、
該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動する半導体スイッチング素子と温度検出部品とを少なくとも含む電子部品を実装した両面基板を、高熱伝導率の金属材料で構成された支持部材に支持した構成を有し、前記温度検出部品が前記両面基板の前記支持部材との対向面に実装され、前記両面基板と前記支持部材との間に間隙を形成し、該間隙内における前記温度検出部品と前記支持部材との間に絶縁性熱伝導部材を配置したことを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記両面基板は、表裏両面に望む導電性熱伝導部材が貫通配設され、該導電性熱伝導部材の前記支持部材とは反対側に前記半導体スイッチング素子を配設し、当該導電性熱伝導部材と前記支持部材との間に絶縁性熱伝導部材を配置したことを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記支持部材は、前記両面基板に対向する凸部が形成され、該凸部の前記温度検出部品に対向する位置に当該温度検出部品を収納する段部が形成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記絶縁性熱伝導部材は、熱伝導グリース、熱伝導シート及び熱伝導スペーサの何れか１つで構成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記支持部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金の少なくとも一つをダイキャスト成型して形成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記支持部材は、前記電動モータの回転力を前記ステアリングシャフトに伝達する減速ギヤ機構を内装するギヤボックスで構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、操舵補助力を発生する電動モータを駆動制御する制御ユニットが、半導体スイッチング素子及び温度検出部品を少なくとも実装した両面基板を有し、この両面基板の支持部材との対向面に温度検出部品を配置し、温度検出部品と支持部材との間に絶縁性熱伝導部材を配置するようにしたので、実装効率を向上させることができるとともに、温度検出部品を支持部材に対向する基板放熱面に配置することで絶縁性熱伝導部材を介して半導体スイッチング素子の温度を低熱抵抗で伝熱させることができ、正確な温度検出を行なうことができるという効果が得られる。

本発明による電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 制御ユニットの電気的構成を示すブロック図である。 制御ユニットを示す電動モータの軸方向の断面図である。 回路基板を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。 制御ユニットの変形例を示す電動モータの軸方向の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の車両後方左側から見た斜視図である。 図６の正面図である。 第２の実施形態の車両後方右側から見た斜視図である。 第２の実施形態の右側面図である。 第２の実施形態の平面図である。 図１０の要部の拡大図である。 減速ギヤボックスのステアリングシャフトの軸方向の断面図である。 図６の要部の拡大図である。 第２の実施形態の変形例を示す左側面図である。 第２の実施形態の変形例を示す正面図である。 第２の実施形態の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図、図２は制御ユニットを示す電動モータの軸方向の断面図であって、図中、１はステアリング機構であり、このステアリング機構１は、車両後方側端部にステアリングホイール２を装着し、車両の右側面側に配設されたステアリングシャフト３を回転自在に内装するステアリングコラム４を有する。

ステアリングシャフト２の車両前方側端部は、例えばラックアンドピニオン機構で構成されるステアリングギヤ機構５の車両の右側面側に配設されたピニオン軸５ａに接続され、ステアリングギヤ機構５のラック軸５ｂの両端が夫々タイロッド６を介して転舵輪７に連結されている。
また、ステアリングコラム４に、電動パワーステアリング装置９が装着されている。この電動パワーステアリング装置９は、ステアリングコラム４に、例えばウォーム歯車機構で構成される減速ギヤボックス１０が配設され、この減速ギヤボックス１０に、軸方向がステアリングコラム４の軸方向と直交され、右方向に延長された例えば三相ブラシレスモータで構成される電動モータ１１が配設されている。この電動モータ１１は、図３に示すように、ケース体１１ａの上面から三相交流給電用バスバー１１ｂが突出されているとともに、内蔵するモータ回転角度を検出するレゾルバＲＳの回転信号用端子１１ｃが突出されている。

さらに、電動モータ１１のケース体１１ａの上面に、図３に示すように、電動モータ１１を駆動制御する制御ユニット１２が配設されている。
この制御ユニット１２の電気的構成は、図２に示すように、操舵トルクセンサ１４Ｔで検出した操舵トルクＴが入力されるとともに、車速センサ１４Ｖで検出された車速検出値Ｖが入力されて、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆを演算するマイクロコンピュータで構成される演算制御部１３Ａと、この演算制御部１３Ａから出力される電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆに基づいて後述するインバータ１３Ｃの各電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲート信号を形成するＦＥＴゲート信号形成部１３Ｂと、このＦＥＴゲート信号形成部１３Ｂから出力されるゲート信号ＧＴ１〜ＧＴ６が入力される半導体スイッチング素子としての電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をそれぞれ２つずつ直列に接続して３つのスイッチングアームを並列に形成したインバータ１３Ｃとを備えている。

演算制御部１３Ａは、例えば操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Ｉｒｅｆを算出し、算出した操舵補助電流指令値ＩｒｅｆとレゾルバＲＳのレゾルバ信号とに基づいてｄ軸及びｑ軸電流指令値を算出し、算出したｄ軸及びｑ軸電流指令値を２相／３相変換して三相交流電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆを算出し、算出した三相交流電流指令値Ｉａｒｅｆ、Ｉｂｒｅｆ及びＩｃｒｅｆからモータ電流検出部１３Ｄで検出されたモータ電流検出値Ｉｍａ、Ｉｍｂ及びＩｍｃを個別に減算して電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃを算出し、算出した電流偏差ΔＩａ、ΔＩｂ及びΔＩｃに対してＰＩ電流制御処理して電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆを算出し、算出した電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆをＦＥＴゲート信号形成部１３Ｂに出力する。

ＦＥＴゲート信号形成部１３Ｂは、演算制御部１３Ａから入力される電圧指令値Ｖａｒｅｆ、Ｖｂｒｅｆ及びＶｃｒｅｆとモータ電流検出部１３Ｄから入力されるモータ電流Ｉａｍ、Ｉｂｍ及びＩｃｍとに基づいてゲート信号ＧＴ１〜ＧＴ６を形成し、これらゲート信号ＧＴ１〜ＧＴ６をインバータ１３Ｃの電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に供給する。

なお、インバータ１３Ｃの電源入力側がフェールセーフ用のリレー３２ｃを介してバッテリＢＴに接続され、インバータ１３Ｃのａ相出力ライン及びｃ相出力ラインにフェールセーフ用のリレー３２ａ及び３２ｂが介挿されている。
また、制御ユニット１２は、図３に示すように、電動モータ１１のケース体１１ａに装着された支持部材としての方形板状のヒートシンク１５と、このヒートシンク１５の上面に配設されたパワー回路基板１６Ａと、このパワー回路基板１６Ａに対して所定間隔を保って平行に配設された制御回路基板１６Ｂと、これら回路基板１６Ａ及び１６Ｂに接続される外部接続コネクタ１７と、電動モータ１１の三相給電用バスバー１１ｂ及びレゾルバＲＳの回転信号用端子１１ｃが接続されるモータ接続コネクタ１８と、全体を覆う例えば合成樹脂製のカバー１９と、電動モータの三相給電用バスバー１１ｂ及びレゾルバＲＳの回転信号用端子１１ｃ及びモータ接続コネクタ１８を覆う端子カバー２０とで構成されている。

パワー回路基板１６Ａには、その上面側に図４（ａ）に示すように、電動モータ１１を駆動するモータ電流を形成するインバータ１３Ｃを構成する６個の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が前後２列に実装されている。また、パワー回路基板１６Ａには、電界効果トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の左側に、電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ２が実装され、これら電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ２の左側にフェールセーフ用のリレー回路３２ａ及び３２ｂが実装され、これらリレー回路３２ａ及び３２ｂの左側に電動モータ１１の３本の三相交流給電用バスバー１１ｂに接続されるモータ端子接続用ランドＬＰ１〜ＬＰ３が形成されている。さらに、電界効果トランジスタＴｒ５及びＴｒ６の右側に外部接続コネクタ１７の電源コネクタに接続される電源コネクタ接続用ランドＬＰ４及びＬＰ５が形成されている。

また、パワー回路基板１６Ａの底面側には、図４（ｂ）に示すように、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の温度を検出する温度検出部品としてのサーミスタ３３が表面側の電界効果トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の左側となる位置に配設され、さらに、リレー回路３２ｃ、ノイズ対策用のコイル３５並びに電源平滑用の電解コンデンサ３６ａ及び３６ｂが配設されている。さらにまた、発熱回路部品である電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の下面に対向する位置にそれぞれパワー回路基板１６Ａを貫通するスルーホール３６が形成され、これらスルーホール３６に熱伝導部材としての円板状の銅コイン３７がそれぞれ圧入されている。ここで、銅コイン３７の厚みはパワー回路基板１６Ａの厚みと略等しく選定されて、その上下端部がパワー回路基板１６Ａの上面及び底面と面一となり、外部に露出されている。

また、制御回路基板１６Ｂには、図３に示すように、その下面側に前述した電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ２の端子間電圧に基づいて検出した二相分のモータ電流検出値と、これら二相分のモータ電流検出値から算出した残りの一相分のモータ電流検出値とを演算するモータ電流検出用ＩＣ４１が実装され、上面側に減速ギヤボックス１０に内蔵されたトルクセンサ１４Ｔで検出する操舵トルクを演算するトルク演算用ＩＣ４２、このトルク演算用ＩＣ４２で検出した操舵トルクと外部接続コネクタ１７から入力される車速検出値とに基づいて操舵補助電流演算処理を実行して操舵補助電流指令値を演算し、演算した操舵補助電流指令値に基づいて三相電流指令値を演算し、この三相電流指令値とモータ電流検出部１３Ｄとしてのモータ電流検出用ＩＣ４１から入力される三相分のモータ電流検出値とに基づいてフィードバック制御処理を実行して三相電圧指令値を演算し、演算した三相電圧指令値を出力する演算制御部１３Ａとしてのマイクロコンピュータで構成される演算処理装置４３と、この演算処理装置４３から出力される三相電圧指令値に基づいてインバータを構成する電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートに供給するゲート制御信号を形成するＦＥＴゲート信号形成部１３Ｂとしてのゲート駆動用ＩＣ４４とが実装されている。また、制御回路基板１６Ｂには、その上面側の左端側に電動モータ１１に内蔵されたレゾルバＲＳの６本の信号用端子１１ｃに電気的に接続される６個の信号用ランドＬＣ１が配設され、右端側には外部接続コネクタ１７の信号用電極端子Ｌ３に電気的に接続される信号用ランドＬＣ２が配設されている。

さらに、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂ間には、パワー回路基板１６Ａに実装された電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６、リレー回路３２ａ〜３２ｃ、コイル３５、電流検出用抵抗Ｒ１及びＲ２等の回路部品と、制御回路基板１６Ｂに実装された演算処理装置４３、ゲート駆動回路４４等の回路部品との間を電気的に接続する基板間接続端子４５が配設されている。

一方、パワー回路基板１６Ａを装着するヒートシンク１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金をダイキャスト成形して高熱伝導性を有する構成とされている。このヒートシンク１５の上面には、図３に示すように、パワー回路基板１６Ａの少なくとも電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６及び銅コイン３７と電流検出用抵抗Ｒ１，Ｒ２と対向する位置に、パワー回路基板１６Ａの下面と所定間隔（例えば数百μｍ程度）の隙間を形成する表面が切削加工されて平坦面５２とされた凸部５３が形成されている。この凸部５３のパワー回路基板１６Ａのサーミスタ３３に対向する位置に一段低い平面となる凹部５４が形成されている。

そして、ヒートシンク１５の上面の平坦面５２と凹部５４内に高熱伝導部材としての絶縁性を有する熱伝導グリース５５を充填した状態で、ヒートシンク１５の上面の凸部５３の周囲に上方に延長する支柱５６上にパワー回路基板１６Ａがねじ留めされ、ヒートシンク１５の上面から上方に延長する支柱５７上に制御回路基板１６Ｂがねじ留めされている。このとき、パワー回路基板１６Ａの下面に実装されたサーミスタ３３が凸部５３より一段低い底面となる凹部５４で形成される収納空間に収納される。

さらに、ヒートシンク１５に、図３に示すように外部接続コネクタ１７をねじ留めし、この外部接続コネクタ１７の電源用電極端子Ｌ１及びＬ２とパワー回路基板１６Ａの電源用ランドＬＰ４及びＬＰ５との間に、リボン線Ｒ１をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングし、信号用電極端子Ｌ３と制御回路基板１６Ｂの信号用ランドＬＣ２との間にリボン線Ｒ２をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングする。

さらに、図３に示すように、モータ接続コネクタ１８の三相交流給電部１８ａとパワー回路基板１６Ａの給電用ランドＬＰ１との間にリボン線Ｒ３をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングし、モータ接続コネクタ１８のレゾルバＲＳの信号用端子１８ｂと制御回路基板１６Ｂの信号用ランドＬＣ１との間にリボン線Ｒ４をレーザリボンポンディング装置でレーザボンディングする。

次いで、ヒートシンク１５、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂを覆うように保護カバー１９を装着し、電動モータ１１の三相給電用バスバー１１ｂ及び信号線１１ｃとモータ接続コネクタ１８とを覆うように端子カバー２０を装着する。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
制御ユニット１２を組み立てるには、図３に示すように、先ず、ヒートシンク１５を電動モータ１１のケース体１１ａの上面にねじ留めする。そして、ヒートシンク１５の上面の平坦面５２及び凹部５４内に絶縁性の熱伝導グリース５５を充填する。

この状態で、ヒートシンク１５の凸部５３上にパワー回路基板１６Ａを装着する。このパワー回路基板１６Ａの装着は、発熱部品である電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の下面に圧入された銅コイン３７を凸部５３の平坦面５２に熱伝導グリース５５を介して対向させ、且つパワー回路基板１６Ａの下面に実装されたサーミスタ３３を凸部５３より一段低い凹部５４内に配置して支柱５６上にねじ留めする。同様に、制御回路基板１６Ｂを支柱５７上にねじ留めする。

その後、制御ユニット１２を電動モータ１１に、そのケース上にヒートシンク１５の底面が接触するように装着し、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ及び信号用端子１１ｃをモータ接続コネクタ１８にねじ留めする。そして、前述したように、外部接続コネクタ１７とパワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂとの間にリボン線Ｒ１及びＲ２をレーザボンディングし、モータ接続コネクタ１８の三相交流給電部１８ａ及びレゾルバＲＳの信号用端子１８ｂとパワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂとの間にリボン線Ｒ３及びＲ４をレーザボンディングする。次いで、ヒートシンク１５、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂを覆うように保護カバー１９を装着するとともに、端子カバー２０を装着することにより、制御ユニット１２の組み立てが完了する。

このように、上記第１の実施形態によると、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂと外部接続コネクタ１７及びモータ接続コネクタ１８との電気的接続をレーザリボンボンディング装置でリボン線をレーザボンディングすることにより行なうので、両者間の電気的接続を容易且つ迅速に行なうことができるとともに、レーザ光を使用してリボン線を溶着させるので、加熱部位が局部的であり、溶着時の周囲の温度上昇を抑制することができ、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂのランドに近接させて回路部品を配置することが可能となり、パワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂへの回路部品の実装密度を高めることができる。

また、発熱部品となる電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がパワー回路基板１６Ａの上面に実装されているが、これら電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の下面側にパワー回路基板１６Ａを貫通する熱伝導度の高い銅コイン３７が圧入されており、この銅コイン３７の下面が熱伝導グリース５５を介してヒートシンク１５に形成された凸部５３の平坦面５２に対向するので、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の発熱が銅コイン３７及び熱伝導グリース５５を介して熱容量の大きいヒートシンク１５に放熱される。このため、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が過熱状態となることを確実に防止することができる。

また、ヒートシンク１５の凸部５３の上面より一段低い凹部５４とパワー回路基板１６Ａの底面との間に収納空間が形成され、この収納空間にパワー回路基板１６Ａの下面に実装されたサーミスタ３３をヒートシンク１５に接触することなく絶縁して収納することができる。しかも、サーミスタ３３は絶縁性の熱伝導グリース５５を介して電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に接触する銅コイン３７の下面に連結されるので、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６との間の熱抵抗を小さくして、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の発熱温度を低熱抵抗でサーミスタ３３に伝熱することができ、複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６からサーミスタ３３迄の熱抵抗のバラツキが小さくなり、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の温度を正確に推定することができる。

そして、このサーミスタ３３で検出した電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の温度に基づいて演算処理装置４３で操舵補助電流指令値を抑制する補正を行なって、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に流れるモータ電流を制限することにより、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の温度が破壊温度に達することを防止するようにしている。

因みに、上述した従来例においては、金属基板の半導体スイッチング素子を実装した同一面にサーミスタを実装するようにしており、サーミスタによる半導体スイッチング素子の推定温度は、半導体スイッチング素子からサーミスタまでの熱抵抗と半導体スイッチング素子の発熱量により決まるため、複数の半導体スイッチング素子からサーミスタ迄の熱抵抗のバラツキが大きいと温度推定精度が悪くなり、効果的に半導体スイッチング素子の過熱を防止することができない。本発明では、パワー回路基板１６Ａを合成樹脂製の両面実装基板で構成しても、上述したように、複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の発熱を放散する熱伝導経路に熱伝導グリース５５を介してサーミスタ３３を接続したので、サーミスタ３３までの熱抵抗を小さくできるため、複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６からサーミスタ３３迄の熱抵抗のバラツキが小さくなり、より効果的に電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の過熱を防止することができる。

また、パワー回路基板１６Ａの下面を回路部品の実装面として利用することができるので、回路部品の実装面積を拡大することができ、実装効率を向上させることができる。
なお、上記第１の実施形態においては、制御ユニット１２を電動モータ１１のケース体１１ａに装着した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ１１から離れた車体側部材に装着するようにしてもよく、この場合には、電動モータ１１の三相交流給電用バスバー１１ｂとパワー回路基板１６Ａとの電気的接続及びレゾルバＲＳの信号用端子１１ｃと制御回路基板１６Ｂとの電気的接続をワイヤハーネスやコネクタを介して接続するようにすればよい。

また、上記第１の実施形態においては、外部接続コネクタ１７がヒートシンク１５に固定されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図示しないが保護カバー１９の上面板に固定するようにしてもよい。
さらに、上記第１の実施形態においては、モータ接続コネクタ１８の三相交流給電部１８ａ及びレゾルバＲＳの信号用端子１８ｂとパワー回路基板１６Ａ及び制御回路基板１６Ｂとをリボン線Ｒ３及びＲ４で直接接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、ヒートシンク１５の上面に中継端子６０を配設し、この中継端子６０の外部電極端子Ｌｏ１〜Ｌｏ３及びＬｏ４〜Ｌｏ１１と電動モータ１１の三相交流給電用バスバー１１ｂ及び信号用端子１１ｃとの間にそれぞれリボン線Ｒ３及びＲ４をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングし、中継端子６０の内部電極端子Ｌｉ１〜Ｌｉ３及びＬｉ４とパワー回路基板１６Ａの給電用ランドＬＰ１〜ＬＰ３及び制御回路基板１６Ｂの信号用ランドＬＣ１との間にそれぞれリボン線Ｒ６及びＲ７をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングすることにより、予め制御ユニット１２を組み立てた状態で、この制御ユニット１２の中継端子６０と電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ及び信号用端子１１ｃとの間にリボン線Ｒ６及びＲ７をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングするようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態を図６〜図１２を伴って説明する。
この第２の実施形態は、制御ユニット１２を前述した第１の実施形態のように電動モータ１１に装着する場合に代えて、制御ユニット１２を電動モータ１１と直列となるように減速ギヤボックス１０上に装着するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図６〜図１２に示すように、減速ギヤボックス１０は、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか１つを例えばダイキャスト成型することにより形成されている。

この減速ギヤボックス１０は、特に図１２で明らかなように、電動モータ１１の出力軸１１ｋに連接されたウォーム１０１を収納するウォーム収納部１０２と、このウォーム収納部１０２の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォーム１０１に噛合するウォームホイール１０３を収納するウォームホイール収納部１０４と、このウォームホイール収納部１０４の車両後方側に一体に同軸的に連結されたトルクセンサ１０５を収納するトルクセンサ収納部１０６と、ウォーム収納部１０２の開放端面に形成された電動モータ１１を取付けるモータ取付部１０７と、トルクセンサ収納部１０６の車両後端に形成された筒状のコラム取付部１０８と、ウォーム収納部１０２とウォームホイール収納部１０４の一部に跨がって形成された制御ユニット１２を装着する制御ユニット収納部１１０とを備えている。

そして、ウォームホイール収納部１０４の車両前方側に形成された開口部がボックスカバー１０９によって閉塞されている。このボックスカバー１０９及びウォームホイール収納部１０４に、ステアリングシャフト３の出力軸３ｃ及びこの出力軸３ｃに嵌合されたウォームホイール１０３が転がり軸受１０９ａ及び１０４ａによって回転自在に支持されている。また、減速ギヤボックス１０のコラム取付部１０８に、ステアリングコラム４の車両前端部が外嵌されて連結されている。

ここで、トルクセンサ１０５は、図１２に示すように、ステアリングシャフト３のトーションバー３ｂで連結された入力軸３ａ及び出力軸３ｃ間の捩じれ状態を磁気的に検出してステアリングシャフトに伝達された操舵トルクを一対の検出コイル１０５ａ及び１０５ｂで検出するように構成され、これら一対の検出コイル１０５ａ，１０５ｂの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム４の中心軸と直交する上方に突出する外部接続端子１０５ｃ，１０５ｄ及び１０５ｅ，１０５ｆが接続されている。

外部接続端子１０５ｃ〜１０５ｆには、図１２に示すように、後述する制御ユニット１２の制御リジッド基板部２７に形成されたスルーホール２７ａ〜２７ｄに接続され、これらスルーホール２７ａ〜２７ｄが前述したトルク演算用ＩＣ４２に図示しない配線パターンによって接続されている。
そして、減速ギヤボックス１０のトルクセンサ１０５を内装するトルクセンサ収納部１０６上に、車体後方側を開放した箱状の制御ユニット収納部１１０が一体に形成されている。この制御ユニット収納部１１０内に、前述した第１の実施形態とは異なり、図１１に示すようにリレー回路３２ａ、コイル３５、電解コンデンサ３６ａ，３６ｂがパワーリジッド基板部２６の外側で折曲部２５寄りに配置されたＵ字状の回路基板１６が、図１２に示すように、そのパワーリジッド基板部２６を制御ユニット収納部１１０の底部に形成された凹部５１に対向させ、且つリレー回路３２ａ、コイル３５、電解コンデンサ３６ａ，３６ｂを図６、図８〜図１１に示す制御ユニット収納部１１０に形成された収納凹部１１１内に収納してねじ留めされている。また、制御リジッド基板部２７が制御ユニット収納部１１０に形成された支柱５６上にねじ留めされている。

ここで、Ｕ字状の回路基板１６は、図９及び図１２に示すように、１枚の４層エポキシ樹脂のリジッド基板２１の前後方向の中央部に帯状部２２を残すようにこの帯状部２２に沿って平面側からルータによって２層分に相当する深さの切削溝部２３及び２４を形成して折曲部２５が形成されている。そして、折曲部２５の後方側がパワーリジッド基板部２６とされ、前方側が制御リジッド基板部２７とされている。

そして、上記構成を有する回路基板１６が、図８及び図９に示すように、パワーリジッド基板部２６を制御ユニット収納部１１０に固定した状態で、折曲部２５の切削溝部２３及び２４でそれぞれ９０度ずつ折曲げることにより、パワーリジッド基板部２６を下側とし、制御リジッド基板部２７を上側として両上面を対向面としたＵ字状に形成されている。このため、サーミスタ３３が下面側となり、トルク演算用ＩＣ４２、演算処理装置４３及びゲート駆動回路４４が上面側となり、これらトルク演算用ＩＣ４２、演算処理装置４３及びゲート駆動回路４４を発熱部品となる電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６から離間させることができる。

また、図６〜図９、図１３に示すように、電動モータ１１の取付フランジ１１ｅから３本の三相給電用バスバー１１ｂ及びレゾルバＲＳの６本の信号用端子１１ｃが軸方向に突出されて、図１３に示すように、制御ユニット収納部１１０の内部におけるパワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７間の空間部に延長されている。また、制御リジッド基板部２７には、レゾルバＲＳの信号用端子１１ｃに対向する位置に切欠部２７ｂが形成され、この切欠部２７ｂに沿って信号用ランドＬＣ１が形成されている。そして、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂとパワーリジッド基板部２６の給電用ランドＬＰ１との間にリボン線Ｒ３がレーザリボンボンディング装置によってレーザボンディングされている。また、レゾルバＲＳの信号用端子１１ｃと信号用ランドＬＣ１との間に、リボン線Ｒ４がレーザリボンボンディング装置によってレーザボンディングされている。

また、図７及び図８に示すように、制御ユニット収納部１１０の電動モータ１１とは反対側の端部に外部接続コネクタ１７が装着されている。この外部接続コネクタ１７の電源用電極端子Ｌ１，Ｌ２とパワーリジッド基板部２６に形成された電源用ランドＬＰ４，ＬＰ５との間に、リボン線Ｒ１がレーザリボンボンディング装置によってレーザボンディングされ、信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５と制御リジッド基板部２７の信号用ランドＬＣ７〜ＬＣ９との間に、リボン線Ｒ２がレーザリボンボンディング装置によってレーザボンディングされている。

次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
この第２の実施形態では、先ず、減速ギヤボックス１０に電動モータ１１を装着する。
次いで、減速ギヤボックス１０の制御ユニット収納部１１０に、先ず、外部接続コネクタ１７を装着し、制御ユニット収納部１１０の底面に形成した凹部５１内に熱伝導グリース５５を充填した状態で、パワーリジッド基板部２６と制御リジッド基板部２７とを折曲部２５でＬ字状とした回路基板１６のパワーリジッド基板部２６をねじ留め固定する。

このとき、パワーリジッド基板部２６の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６及び銅コイン３７が、図１２に示すように、制御ユニット収納部１１０の底部に形成した凹部５１内の凸部５３に対向し、且つ裏面側のサーミスタ３３が凸部５３に形成された凹部５４内に配置されるようにパワーリジッド基板部２６を制御ユニット収納部１１０の底面にねじ留め固定する。

このパワーリジッド基板部２６を固定した状態で、レーザリボンボンディング装置で、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワーリジッド基板部２６の給電用ランドＬＰ１との間にリボン線Ｒ３をレーザボンディングし、次いで、外部接続コネクタ１７の電源用電極端子Ｌ１及びＬ２とパワーリジッド基板部２６の電源用ランドＬＰ４及びＬＰ５との間にリボン線Ｒ１をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングする。

その後、制御リジッド基板部２７を折曲部２５でさらに折り曲げてパワーリジッド基板部２６と平行にした状態で支柱５６上にねじ留めして、制御ユニット収納部１１０内に回路基板１６を固定する。次いで、レーザリボンボンディング装置で、外部接続コネクタ１７の信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５と制御リジッド基板部２７の信号用ランドＬＣ７〜ＬＣ９との間及び電動モータ１１に内蔵するレゾルバＲＳの信号用端子１１ｃと制御リジッド基板部２７の信号用ランドＬＣ１との間にそれぞれリボン線Ｒ２及びＲ４をレーザボンディングする。

その後、制御ユニット収納部１１０の開放面に図示しない保護カバーを装着することにより、制御ユニット１２の装着を完了する。
この第２の実施形態によると、制御ユニット１２が減速ギヤボックス１０に形成された制御ユニット収納部１１０に電動モータ１１と直列となるように配設されているので、電動モータ１１の軸長を短くすることができるとともに、減速ギヤボックス１０に内蔵されたトルクセンサ１０５の外部接続端子１０５ｃ〜１０５ｆと制御リジッド基板部２７のスルーホール２７ａ〜２７ｄとの電気的接続を外部に信号線を露出することなく直接行なうことができる。しかも、制御ユニット１２のスイッチング素子等の発熱部を有するパワーリジッド基板部２６を熱源とはならない熱容量の大きな減速ギヤボックス１０に直接固定することができ、大きな放熱効果を発揮することができる。

また、第２の実施形態でも、制御ユニット収納部１１０にパワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７をＵ字状に折り曲げた回路基板１６が収納され、これら基板部２６及び２７と電動モータ１１及び外部接続コネクタ１７との電気的接続をレーザリボンボンディング装置でリボン線をボンディングすることにより行なうので、高精度に形成されたリードフレームを使用する必要がなく、制御ユニット１２の組み立てを容易に行なうことができるとともに、製造コストを低減することができる。

また、パワーリジッド基板部２６の裏面側に形成されたサーミスタ３３が制御ユニット収納部１１０の底部に形成した凹部５１内の凸部５３に形成された凹部５４内に絶縁状態で配置され、この凹部５４内及び凸部５３の上面とパワーリジッド基板部２６との間に充填された熱伝導グリース５５を介して電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に接触する銅コイン３７に接触するので、前述した第１の実施形態と同様に、エボキシ樹脂製のリジッド基板で構成されるパワーリジッド基板部２６を適用して場合でも、複数の電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６からサーミスタ３３迄の熱抵抗のバラツキが小さくなり、電界効果トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の温度を正確に推定することができる。また、パワーリジッド基板部２６が両面実装可能であるので、実装効率を向上させることができる。

なお、上記第２の実施形態においては、パワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７を折曲部２５でＵ字状に折り曲げて回路基板１６を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１４〜図１６に示すように、減速ギヤボックス１０のトルクセンサ収納部１０６の上面からウォーム収納部１０２の上面にかけてＬ字状の回路基板装着部１２０を形成するとともに、回路基板１６をパワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７を折曲部２５でＬ字状に形成し、このＬ字状の回路基板１６を回路基板装着部１２０にねじ留めすることにより、減速ギヤボックス１０に装着するようにしてもよい。

さらに、上記第２の実施形態においては、折曲部２５に帯状部２２を残した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、帯状部２２を省略して切削溝部のみを形成するようにしてもよい。
さらに、上記第２の実施形態においては、パワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７を折曲部２５で連接した場合について説明したが、３以上のリジッド基板部を折曲部を介して連接するようにしてもよく、前述した第１の実施形態のように２枚のパワー回路基板及び制御回路基板で構成するようにしてもよい。

また、上記第２の実施形態においては、リジッド基板２１が４層構造である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、５層以上の多層構造とすることもできる。
なおさらに、上記第２の実施形態においては、１枚のリジッド基板２１の折曲線に沿って切削溝部２３及び２４を形成してパワーリジッド基板部２６と制御リジッド基板部２７とをＵ字状又はＬ字状に折り曲げる場合について説明したが、これに限定されるのもではなく、パワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７とを別個の基板で構成し、パワーリジッド基板部２６及び制御リジッド基板部２７との間に両者間を電気的に接続する導電性箔と合成樹脂フィルムとを積層したフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を加熱圧着することにより、パワーリジッド基板部２６と制御リジッド基板部２７とを電気的に接続するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、回路基板１６、１６Ａと、これらを支持する支持部材との間に熱伝導グリース５５を充填する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、絶縁性を有する熱伝導シートや熱伝導スペーサ等の絶縁性を有し且つ高熱伝導性を有する熱伝導部材を適用することができる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、導電性の熱電動部材として銅コイン３７を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アルミニウムなどの熱伝動性の高い部材を適用することができる。また、銅コイン３７の平面視形状としては、平面視円形である場合に限らず、平面視で方形或いは多角形に形成するようにしてもよく、これに応じてスルーホール３６の孔形状を変更すればよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用しても上記と同様の効果が得られる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、回路基板１６、１６Ａ及び１６Ｂと他の部材（電動モータ１１及び外部接続コネクタ１７）との電気的接続を、リボン線をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、リボン線以外のフレキシブル導電部材をワイヤボンディング装置でワイヤボンディングするようにしてもよく、或いはコネクタ接続するようにしてもよい。

さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、電動モータとしてブラシレス３相電動モータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上のブラシレス多相電動モータを適用することもでき、通常のブラシ付電動モータを適用することもできる。ブラシ付電動モータを適用する場合には、電動モータと制御ユニットとは２本の給電ラインで接続し、パワー回路基板１６Ａ又はパワーリジッド基板部２６に形成するインバータ回路に代えてＨブリッジ回路を適用すればよい。

１…ステアリング機構、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…ステアリングコラム、５…ステアリングギヤ機構、６…タイロッド、７…転舵輪、９…電動パワーステアリング装置、１０…減速ギヤボックス、１１…電動モータ、１１ｂ〜１１ｄ…給電用バスバー、１１ｅ〜１１ｊ…信号端子、１２…制御ユニット、１５…ヒートシンク、１６Ａ…パワー回路基板、１６Ｂ…制御回路基板、１６…回路基板、１８…外部接続コネクタ、１９…保護カバー、２１…リジッド基板、２２…帯状部、２３，２４…切削溝部、２５…折曲部、２６…パワーリジッド基板部、２７…制御リジッド基板部、３１ａ〜３１ｆ…半導体スイッチング素子、３３…サーミスタ、５３…凸部、５４…底面、５５…熱伝導グリース、６０…中継端子、１０１…ウォーム、１０２…ウォーム収納部、１０３…ウォームホイール、１０４…ウォームホイール収納部、１０５…トルクセンサ、１０６…トルクセンサ収納部、１１０…制御ユニット収納部、１２０…制御ユニット装着部

Claims (6)

1. ステアリングホイールに伝達された操舵トルクを、ステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に対して操舵補助力を付与する電動モータと、
   該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動する半導体スイッチング素子と温度検出部品とを少なくとも含む電子部品を実装した両面基板を、高熱伝導率の金属材料で構成された支持部材に支持した構成を有し、前記温度検出部品が前記両面基板の前記支持部材との対向面に実装され、前記両面基板と前記支持部材との間に間隙を形成し、該間隙内における前記温度検出部品と前記支持部材との間に絶縁性熱伝導部材を配置したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記両面基板は、表裏両面に望む導電性熱伝導部材が貫通配設され、該導電性熱伝導部材の前記支持部材とは反対側に前記半導体スイッチング素子を配設し、当該導電性熱伝導部材と前記支持部材との間に絶縁性熱伝導部材を配置した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。
3. 前記支持部材は、前記両面基板に対向する凸部が形成され、該凸部の前記温度検出部品に対向する位置に当該温度検出部品を収納する段部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記絶縁性熱伝導部材は、熱伝導グリース、熱伝導シート及び熱伝導スペーサの何れか１つで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記支持部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金の少なくとも一つをダイキャスト成型して形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記支持部材は、前記電動モータの回転力を前記ステアリングシャフトに伝達する減速ギヤ機構を内装するギヤボックスで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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