JP3535827B2 - 電動パワーステアリング装置の電動モータ - Google Patents

電動パワーステアリング装置の電動モータ

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JP3535827B2
JP3535827B2 JP2000513755A JP2000513755A JP3535827B2 JP 3535827 B2 JP3535827 B2 JP 3535827B2 JP 2000513755 A JP2000513755 A JP 2000513755A JP 2000513755 A JP2000513755 A JP 2000513755A JP 3535827 B2 JP3535827 B2 JP 3535827B2
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昭良 遠藤
健信 中村
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、電動モータにより操舵にアシストカを付
与する電動パワーステアリング装置の電動モータの改良
に関する。
技術背景 従来から、ステアリングホイール等の入力部から入力
されたトルクにしたがって、電動モータから車輪等の被
操舵部に適切なアシストカを付与する電動パワーステア
リング装置が知られている。このような電動パワーステ
アリング装置に用いられる電動モータの構造について
は、例えば本出願人による特願平７−２０３８８８号に
おいて提案がなされている。
第１８図には、この従来の電動パワーステアリング装
置の電動モータを示す。図示されるように、電動モータ
２０１は、基板ケース２０２の本体２０３に形成された
組み付け孔２０４に固設される。この基板ケース本体２
０３の電動モータ２０１と反対側には、基板２０５が取
り付けられる。この基板２０５には、スイッチング素子
である複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０６等
で構成される電動モータ２０１の駆動回路、およびＣＰ
Ｕ２０７等で構成される制御回路が組み込まれている。
電動モータ２０１から延び出す出力軸２１０は、基板
２０５の組み付け孔２０４に位置する部分を貫通し、基
板ケース２０２の蓋部２１１において軸受２１２を介し
て支持されるとともに、ギヤケース２１３内に収容され
るウォーム軸２１４と連係する。ウォーム軸２１４は、
図示されない***舵部と連係し、電動モータ２０１から
のアシストカをこの***舵部に伝達する。
出力軸２１０外周のコミュテータ２１５に摺接するブ
ラシ２１６はブラシホルダ２１７内に摺接され、このブ
ラシホルダ２１７は組み付け孔２０４に設けられた絶縁
性のスペーサ２１８に支持されている。ブラシ２１６と
基板２０５の回路とを導通するピグテール線（リード
線）２１９は、基板２０５に直接取り付けられている。
従来の電動モータ２０１はこのように構成されるが、
この構造には、以下に述べるような問題点がある。第１
に、この従来の電動モータ２０１では駆動回路を構成す
る複数のＦＥＴ２０６および出力軸２１０からの放熱経
路の確保が十分でない。これについて詳しく説明すれ
ば、基板２０５上で駆動回路を構成する複数のＦＥＴ２
０６は、回路構成の都合上、ブラシ２１６の近傍すなわ
ち出力軸２１０の近傍に配設されるのが通常である。一
方、これらのＦＥＴ２０６は発熱しやすく、この熱の放
熱経路の確保が必要となるが、この従来の構造では、Ｆ
ＥＴ２０６の近傍すなわち出力軸２１０近傍は電動モー
タ２０１の組み付け孔２０４となっているので、ＦＥＴ
２０６および出力軸２１０からの放熱経路は基板２０５
を通る経路のみしかない。このため、たとえ基板ケース
本体２０２および基板２０５を熱伝導率の高いアルミニ
ウム等で形成したとしても、ＦＥＴ２０６および出力軸
２１０からの放熱性は十分ではなかった。
第２に、この従来の構造は、電動モータ２０１単体で
の動特性試験に手間がかかる。すなわち、この従来の構
造では、電動モータ２０１の出力軸２１０は、基板２０
５が保持される基板ケース本体２０３の下方に延び出し
て、蓋部２１１において軸受２１２を介して支持される
ようになっているので、電動モータ２０１単体での動特
性試験には電動モータ２０１を支持する特別の治具が必
要となってしまっていた。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもの
で、電動モータの回路基板（特に駆動回路を構成するＦ
ＥＴ）および出力軸からの放熱性がよい電動パワーステ
アリング装置の電動モータを提供することを目的とす
る。
また、本発明は、電動モータ単体での動特性試験が容
易に行われ得る電動パワーステアリング装置の電動モー
タを提供することを目的とする。
発明の開示 本発明は、入力部に入力される入力トルクにしたがっ
て***舵部にアシストカを付与する電動パワーステアリ
ング装置の電動モータにおいて、電動モータ本体とこの
電動モータ本体を駆動する駆動回路およびこの駆動を制
御する制御回路を組み込んだ基板とを収装するモータケ
ースと、前記電動モータ本体と前記基板とを隔てる壁と
して前記モータケースの内側全域にわたって熱伝導率の
大きな材料で形成されるとともにこの壁を貫通して前記
基板側に延び出す前記電動モータ本体の出力軸の軸受を
支持する基板取り付け部とを備えている。前記駆動回路
はスイッチング素子として複数の電界効果トランジスタ
を備える一方、前記基板の下方を覆う下側ケースを備
え、この下側ケースには前記複数の電界効果トランジス
タの周囲を覆うリブを形成する。これによって、電動モ
ータの駆動により、基板に装着された部品が発熱したと
しても、基板は全域において基板取り付け部と接触する
ようになっているので、この発熱は基板取り付け部を通
ってスムーズに逃がされる結果、基板上の回路の動作の
安定性が保証される。また、出力軸の軸受も基板取り付
け部に支持されているので、出力軸からの熱も基板取り
付け部を通ってスムーズに逃がされる。特に、駆動回路
にスイッチング素子として電界効果トランジスタを用い
ているときには、電界効果トランジスタからの熱は基板
取り付け部を通って効果的に放熱されるので、電界効果
トランジスタはジャンクション温度に容易に到達せず、
駆動回路の動作性能は安定に保たれる。さらに、電動モ
ータ本体の出力軸は、基板取り付け部に軸受を介して保
持される形となっているので、電動モータの単体での動
特性試験は特別な治具で電動モータ本体を支持しなくと
も実行でき、試験の効率化を図ることができる。下側ケ
ースには複数の電界効果トランジスタの周囲を覆うリブ
を形成するため、電界効果トランジスタのスイッチング
動作に伴うノイズは、制御回路側ヘリブにより遮断され
制御回路側に影響することはない。
また、本発明は、前記複数の電界効果トランジスタの
周囲を覆うリブを、前記下側ケースに替えて、前記モー
タケースに形成した。これによって、電界効果トランジ
スタのスイッチング動作に伴うノイズは、制御回路側ヘ
リブにより遮断され制御回路側に影響することはない。
また、本発明は、前記基板を２枚の基板から構成し、
これら２枚の基板の一方を熱伝導率の高い材料で形成さ
れた放熱基板とし、この放熱基板側に前記複数の電界効
果トランジスタを装着している。これによって、基板全
体の低コスト化を図るとともに、発熱しやすい電界効果
トランジスタからの熱は効果的に逃がすことができる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明のパワーステアリング装置の全体構
成を示す図である。
第２図は、本発明の電動モータの断面を示す図であ
る。
第３図は、本発明の電動モータの駆動回路および制御
回路の回路構成を示す図である。
第４図は、本発明の電動モータの基板部分を示す図で
ある。
第５図は、本発明の電動モータのコネクタ方式のバッ
テリー端子の断面にした場合を示す図である。
第６図は、本発明の電動モータのブラシリードを示す
図である。
第７図は、本発明の電動モータの断面を示す図であ
る。
第８図は、本発明の電動モータのコミュテータ電極と
ブラシとの関係を示す図である。
第９図は、本発明の電動モータのトルクリミッタとＨ
ＡＬＬＩＣとの関係を示す図である。
第１０図は、コミュテータの回転位置、モータトルク
の関係、およびトルクリミッタのスリット位置とモータ
指令電流の関係を示す図である。
第１１図は、本発明の他の実施例におけるトルクリミ
ッタを示す図である。
第１２図は、出力軸の回転数ＷＡ、ウォーム軸の回転
数ＷＢに対するモータ指令電流の制御方法を示す図であ
る。
第１３図は、本発明の他の実施例における電動モータ
の断面を示す図である。
第１４図は、本発明の他の実施例における電動モータ
の基板を示す図である。
第１５図は、本発明の他の実施例における電動モータ
の駆動回路および制御回路の回路構成を示す図である。
第１６図は、本発明の他の実施例における電動モータ
の断面を示す図である。
第１７図は、本発明の他の実施例におけるウォーム側
ケースおよびこれに形成されたリブを示す図である。
第１８図は、従来のパワーステアリング装置における
電動モータおよび基板ケースの断面を示す図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明をより詳細に詳述するために、添付の図面に従
ってこれを説明する。
第１図は、本発明のパワーステアリング装置の全体構
成を示す図である。図示されるように、入力部（ステア
リングホイール）からトルクが入力される入力軸１は、
ギヤケース２のピニオン収容部３内において、図示され
ないトーションバーを介してピニオン軸に連結する。こ
の図示されないピニオン軸に形成されたピニオンは、ギ
ヤケース２のラック軸収容部４に収容されたラック軸５
と噛合し、入力トルクによるピニオンの回転にしたがっ
てラック軸５が摺動ずる。ラック軸５には、ナックルア
ーム６を介して図示されない***舵部（車輪）が連結さ
れており、***舵部はこのラック軸５の摺動にしたがっ
て操舵される。
一方、入力トルクは、例えば入力トルクに基づくトー
ションバーの振れとして、トルクセンサ７によって検出
され、この検出信号がケーブル８を介して、パワーアシ
スト用の電動モータ１０側に入力される。電動モータ１
０は入力トルクの検出信号の方向および大きさに基づい
て出力を発生し、このモータ出力が電動モータ１０の出
力軸１１に連結されたウォーム１２、図示されないアシ
ストピニオン軸と一体のウォームホイール、およびアシ
ストピニオン軸のアシストピニオンを介してラック軸５
に伝達され、入力軸１と同方向の操舵アシストカを付与
する。なお、このアシストピニオン軸は、ギヤケース２
のアシストピニオン収容部９に収容されている。
第２図は、この電動モータ１０をさらに詳細に示す図
である。図示されるように、この電動モータ１０のモー
タケース２０は、モータ本体側ケース２１と、基板側ケ
ース２２とから構成される。さらに詳しく説明すれば、
モータ本体側ケース２１の下端側の内周には、基板側ケ
ース２２上端の嵌合部２２Ａが挿入され、この嵌合部２
２Ａの側方に形成された段部２２Ｂと、モータ本体側ケ
ース２１下端のフランジ部２１Ａとがボルト２４でボル
ト結合されることにより、モータ本体側ケース２１下方
に基板側ケース２２が結合される。また、この基板側ケ
ース２２の下端部には、ウォーム側ケース（下側ケー
ス）９０の上端部が結合され、モータケース２０の下方
を閉鎖するようになっている。なお、モータ本体側ケー
ス２１下端内周と基板側ケース２２の嵌合部２２Ａとの
間にはＯリング６８が、基板側ケース２２とウォーム側
ケース９０との間にはＯリング６９が、それぞれ介装さ
れ、モータケース２０内への防水および防塵が図られて
いる。
モータ本体側ケース２１には、図示されない磁極、ロ
ータ等からなる電動モータ本体１０Ａが収容され、この
電動モータ本体１０Ａの出力軸１１が下方に延び出して
いる。この出力軸１１は、基板側ケース２２に形成され
た基板取り付け部２３を貫通するとともに、この基板取
り付け部２３に設けられた軸受２５において支持されて
いる。なお、本発明では、この基板４０が取り付けられ
る基板取り付け部２３を含めて、基板側ケース２２を熱
伝導率の高い（放熱効果の高い）材質（例えばアルミニ
ウム）で構成している。したがって、電動モータ１０の
駆動による出力軸１１からの熱は、基板取り付け部２３
を通って効果的に逃がされるようになっている。
この基板取り付け部２３は、電動モータ１０の電動モ
ータ本体１０Ａ側と基板４０側とを隔てるように基板側
ケース２２の内側全域にわたる壁であり、その下面（電
動モータ本体１０Ａと反対側の面）に沿って基板４０が
取り付けられる。この基板４０には、第３図に回路図と
して示すように、電動モータ１０の駆動回路４１および
制御回路４２が組み込まれている。
駆動回路４１は、バッテリー４４と電動モータ本体１
０Ａとの間に介装される４個のＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）４３から構成され、これらのＦＥＴ４３が制御
回路４２により開閉制御される結果、バッテリー４４か
らバッテリー端子６１およびリレー４５を介して電動モ
ータ本体１０Ａへ供給される電流がパルス幅変調され、
この供給電流により大きさが決まってくる電動モータ本
体１０Ａの出力が制御される。なお、リレー４５は、後
述するＣＰＵ４７が、トルクセンサ７からの入力トルク
検出信号、エンジン回転速度検出信号、車速検出信号の
いずれかが異常であると判断したときに切断され、電動
モータ本体１０Ａへの電力供給が停止されるようになっ
ている。
制御回路４２は駆動回路４１を制御するもので、駆動
回路４１の各ＦＥＴ４３のスイッチングを開閉駆動する
ドライバ４６と、このドライバ４６を制御するＣＰＵ４
７とから構成される。このＣＰＵ４７には、トルクセン
サ７からの入力トルク検出信号が入力され、ＣＰＵ４７
がこの入力トルク検出信号に基づいてドライバ４６を制
御する結果、電動モータ１０の出力（***舵側へのアシ
ストカ）が入力トルクにしたがった適切な大きさに制御
される。
なお、ＣＰＵ４７には、安定化電源４８を介してバッ
テリー４４からの電圧が降圧かつ安定化されて入力され
るとともに、モータ回転速度検出回路４９からの電動モ
ータ１０の回転速度検出信号がフィードバックされてい
る。また、ＣＰＵ４７には、一対の信号端子７０、７１
を介して外部信号５０が入力されるとともに、イグニッ
ションスイッチからの信号５１、エンジン回転速度検出
信号５２、車速検出信号５３それぞれ入力され、さら
に、各種データが格納されたＥ２ＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌ
ｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と接続してい
る。
第２図および第４図に示すように、このような回路を
構成するＣＰＵ４７、複数（この実施例では４個）のＦ
ＥＴ４３、複数の電解コンデンサ５６等の回路構成部品
は、基板４０に下側を向いて装着されている。このよう
に電解コンデンサ５６を逆向きに装着することにより、
電解液の液漏れが生じた時でも、腐食を防止することが
できる。
さらに、基板４０下方はネジ５７によってネジ止めさ
れた蓋５８によって覆われ、この蓋５８上にリレー４５
が設けられている。なお、蓋５８と基板４０との間に
は、ゲル５９が封入されている。
ところで、このように基板４０に装着された部品のう
ち、ＦＥＴ４３は特に発熱しやすく、その放熱経路の確
保が必要であるが、本発明では、上述のように基板取り
付け部２３は放熱効果の高いアルミニウム等で構成され
るとともに、出力軸１１の軸受２５を基板取り付け部２
３で支持するようにしているので、基板取り付け部２３
が基板４０全面にわたって接触するようにでき、モータ
駆動用のＦＥＴ４３をブラシ３３（すなわち出力軸１
１）側に近接させて配置したとしても、ＦＥＴ４３から
の放熱が効果的に行われるようになっている。
バッテリー端子６１は、その電極が圧着された圧着端
子シャフト６２を介して基板４０の回路パターンと接続
される。圧着端子シャフト６２は、基板側ケース２２の
側面を貫通して固定された円筒形の絶縁性スリーブ６３
内に、スナップリング６４を介して固定される。なお、
スリーブ６３と基板側ケース２２との間にはＯリング６
５が、スリーブ６３と圧着端子シャフト６６との間には
Ｏリング６６が、それぞれ介装され、モータケース２０
内の防水および防塵が図られている。また、圧着端子シ
ャフト６２の基板側ケース２２からの突出部分にはチュ
ーブ６７が被せられ、防水がなされている。
なお、本発明のバッテリー端子は、第５図に示すよう
に、ハウジング１２１で覆われたバッテリ線１２２の雌
端子１２３と、電動モータ１０側の雄端子１２４からな
るコネクタタイプとすることもできる。これにより、車
両への実装作業の工数の低減が可能となる。
一方、一対の信号端子７１は、それぞれ、バッテリー
端子６１と反対の基板側ケース２２側面を貫通する円筒
形のインシュレータ７２内に固定され、その電極７１Ａ
は基板４０の回路パターンに直接ハンダ付けされる。な
お、このインシュレータ７２と基板側ケース２２との間
にはＯリング７３が介装され、モータケース２０内の防
水および防塵がなされている。
一方、基板取り付け部２３の上方では、出力軸１１を
挟んで相対する位置に一対の樹脂製ガイド部２６が設け
られ、これらのガイド部２６には、それぞれ電気抵抗の
小さな材料からなるブラシリード２７が支持されてい
る。このブラシリード２７は、第６図にも示すように、
ブラシ設置部２８と、このブラシ設置部２８から下方に
延びるリード部２９とを備えている。このリード部２９
は基板４０を貫通するとともに、基板４０から下方に延
びる導電性のＥＣＵリード７５（第２図参照）とハンダ
付けにより接触固定され、所定の箇所でＥＣＵリード７
５に導電性の固定バネ７６で係止される。このように、
ブラシ３３、ブラシリード２７およびＥＣＵリード７５
を介して、コミュテータ３５と基板４０の駆動回路４１
とが導通するが、ブラシリード２７とＥＣＵリード７５
は導電性の固定バネ７６で係止されているので、電動モ
ータ１０の駆動による熱でブラシリード２７とＥＣＵリ
ード７５との間のハンダ付けが溶けてしまっても、固定
バネ７６を介してブラシリード２７とＥＣＵリード７５
間の導通は確保され続ける。
一方、ブラシ設置部２８には一対の固定穴３０が形成
され、ブラシリード２７は、これらの固定穴３０におい
てガイド部２６上に位置決め固定される。また、ブラシ
設置部２８には複数のブラシホルダ固定穴３１が形成さ
れ、このブラシホルダ固定穴３１にブラシホルダ３２の
脚部が挿入固定される。ブラシホルダ３２内には、第２
図に示すように、ブラシ３３およびコイルバネ３４が収
装される。そして、ブラシ３３は出力軸１１に設けられ
たコミュテータ３５側にコイルバネ３４によって付勢さ
れ、コミュテータ３５との接触が保たれるようになって
いる。
ブラシ３３とブラシリード２７は、ピグテール線（リ
ード線）３６で接続される。この場合、ピグテール線３
６のブラシリード２７への固定は、ブラシリード２７の
ブラシ設置部２８のピグテール線固定位置３７（第６図
参照）への高温ハンダ付けまたは超音波溶接で行われ
る。これにより、このピグテール線３６の固定時に生じ
る熱は表面積の広いブラシ設置部２８から放熱されるの
で、ブラシリード２７および基板４０が高温となること
はない。
基板４０を貫通した出力軸１１は、ウォーム側ケース
９０内で図示されないクラウニングスプラインを介して
トルクリミッタ８０にスプライン結合される。本発明で
は、このようにトルクリミッタ８０をウォーム側ケース
(下側ケース)９０内に収容することにより、モータケー
ス２０およびウォーム側ケース９０内の空き空間が有効
に活用され、ひいては装置全体の小型化を図ることがで
きる。
このトルクリミッタ８０は、外周にウォーム９２Ａが
形成されたウォーム軸９２に連結する。このウォーム軸
９２は、ウォーム側ケース９０に軸受９３で支持されな
がらウォーム側ケース９０外部に延び出して、第１図に
示したラック軸５側に連係する。なお、軸受９３は、止
め金９４、９５によってウォーム側ケース９０に固定さ
れている。
トルクリミッタ８０は、円筒形のケース８１内に、上
側クラッチ板８２と下側クラッチ板８３を備え、上側ク
ラッチ板８２は電動モータ１０の出力軸１１側に、下側
クラッチ板８３はウォーム軸９２側に、それぞれ連結し
ている。そして、この上側クラッチ板８２がバネ８４に
よって下側クラッチ板８３側に付勢されている結果、上
側クラッチ板８２と下側クラッチ板８３（すなわち出力
軸１１とウォーム軸９２）とは、出力軸１１とウォーム
軸９２間の伝達トルクが所定の限界値以下である間は、
下側クラッチ板８３に固設された摩擦部材８５と上側ク
ラッチ板８２間の摩擦力によって一体に回転する。これ
に対して、出力軸１１とウォーム軸９２間の伝達トルク
が所定の限界値を超えた場合には、下側クラッチ板８３
に固設された摩擦部材８５と上側クラッチ板８２が滑る
ことにより、出力軸１１とウォーム軸９２との一体回転
が解かれ、電動モータ１０に過負荷がかかることが防止
されるようになっている。なお、トルクリミッタ８０の
ケース８１は、上側クラッチ板８２と一体に回転するよ
うになっている。
さらに本発明では、第７図に示すように、トルクリミ
ッタ８０のケース８１の外周に、コミュテータ３５の極
数（本実施例では１２極）と同一数のスリット１０１が
形成され、これらのスリット１０１とコミュテータ３５
の各電極とは、位相を合わせて配置されている。さら
に、トルクリミッタ８０の側方には、トルクリミッタ８
０（出力軸１１）の回転角度センサとして、トルクリミ
ッタ８０の回転に伴うスリット１０１の位置変化による
磁束変化を検出するＨＡＬＬＩＣ１０２が設置される
（図９参照）。このＨＡＬＬＩＣ１０２は、基板４０の
延長部１０３に設置する、これにより、ＨＡＬＬＩＣ１
０２は少ない配線工数で、トルクリミッタ８０の側方に
容易に設置できる。
このような構成により、電動モータ１０のトルクのコ
ギング（周期的な変動）を低減することができるのであ
るが、これについて以下に詳しく説明する。
第８図に示すように、一対のブラシ３３は、両側から
挟み込むようにしてコミュテータ３５に接触しており、
コミュテータ３５の回転（出力軸１１の回転）に伴っ
て、コミュテータ３５を構成する複数の電極上での位置
を変更していく。この場合、第８図の位置Ｂに破線で示
したようにブラシ３３が２つの電極にまたがって配置さ
れる場合と、第８図の位置Ａまたは位置Ｃに実線または
２点鎖線で示したようにブラシ３３が一つの電極上に配
置される場合がある。この事情を表したのが第１０図の
１段目のグラフであり、図示されるように、ブラシ３３
とコミュテータ３５の１極接触と２極接触が繰り返し現
れる。そして、電動モータ本体１０Ａには２極接触の場
合に１極接触よりも大きなモータ駆動電流が流れるこ
と、およびブラシ３３が電極間を移動するときに生じる
モータブラシノイズの影響で、第１０図の２段目のグラ
フに表されるように、電動モータ本体１０Ａへの供給電
流の指令値、すなわちモータ指令電流にしたがった一定
の電流を電動モータ本体１０Ａに供給しようとしても、
電動モータ本体１０Ａに実際に供給される電流、すなわ
ち電動モータ１０の出力トルクには周期的な変動を生じ
てしまう。
一方、第１０図の４段目のグラフに示すように、トル
クリミッタ８０の外周のスリット１０１の存在が、この
ＨＡＬＬＩＣ１０２の出力の変動（落ち込み）として周
期的に検出される。ところで、このトルクリミッタ８０
のスリット位置はコミュテータ３５の電極の配置と位相
が合っているので、このスリット位置の検出のタイミン
グは、上述の電動モータ１０の出力トルクのコギングの
タイミングと一致する。したがって、制御回路４２は、
第１０図の３段目のグラフに示すように、モータ指令電
流に、グラフの斜線部分に示したようなスリット位置の
検出タイミングに同期した補正を与えることにより、電
動モータ本体１０Ａへ実際に供給される電流を、コミュ
テータ３５の電極の存在による変動分が相殺されたもの
とできる。すなわち、本発明では、モータ指令電流が一
定である場合の電動モータ１０の出力トルクのコギング
周期に同期した周期的変動を相殺するような補正を、モ
ータ指令電流自体に与えることにより、実際の出力トル
ク（電動モータ本体１０Ａに実際に供給される電流）は
略一定の安定したものとすることができる。
つぎに作用を説明する。
入力部（ステアリングホイール）からトルクが入力さ
れると、この入力トルクがギヤケース２内のラック軸５
に伝達され、ナックルアーム６を介して***舵部（車
輪）を操舵する一方、この入力トルクはトルクセンサ７
により検出されて電動モータ１０の制御回路４２に入力
され、制御回路４２はこの入力トルクの検出値にしたが
って電動モータ本体１０Ａへの供給電流の指令値（モー
タ指令電流）を演算して、このモータ指令電流にしたが
って駆動回路４１のスイッチング動作を制御する、そし
て、この駆動回路４１からの供給電流により駆動された
電動モータ１０がアシストカを操舵力に付与すること
で、入力トルクの大きさにしたがった適切なパワーアシ
ストが達成される。
本発明では、このような駆動回路４１および制御回路
４２を実装した基板４０は、電動モータ本体１０Ａとと
もにモータケース２０内に一体に組み込まれ、電動モー
タ１０の小型化および車両への搭載性の向上が図られて
いる。
ところで、駆動回路４１はスイッチング素子としての
複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４３から構成さ
れているが、これらのＦＥＴ４３はスイッチング動作に
より発熱し、また、電動モータ１０の出力軸１１もモー
タ駆動により同様に発熱する。したがって、これらの熱
を上手に放熱することが必要であるが、本発明では、Ｆ
ＥＴ４３および出力軸１１からの発熱は、基板取り付け
部２３を通ってスムーズに放熱される、すなわち、基板
取り付け部２３は、電動モータ本体１０Ａ側と基板４０
側とを隔てるように基板側ケース２２の内周全域にわた
って設けられ、電動モータ本体１０Ａの軸受２５を支持
しており、また熱伝導率の高い材料（例えばアルミニウ
ム）で形成されているので、回路構成の都合上、ＦＥＴ
４３をブラシ３３の近傍（すなわち出力軸１１の近傍）
に配設したとしても、基板４０はこの出力軸１１近傍の
ＦＥＴ４３の配置位置においても基板取り付け部２３と
接触しており、ＦＥＴ４３からの熱は基板取り付け部２
３を通ってスムーズに放熱される。また、出力軸１１か
らの熱も同様に、基板取り付け部２３を通って効果的に
放熱される。このように、本発明では、ＦＥＴ４３の高
温化を防止して、ジャンクション温度に容易に到達しな
いようにすることで、駆動回路４１の動作性能は安定に
保たれる。
また、本発明では、ブラシ３３と基板４０の回路とを
導通するピグテール線３６のブラシ３３側への固着は、
ブラシリード２７のピグテール線固定位置３７への溶接
でなされ、このときの熱はブラシ設置部２８に広い表面
積を備えたブラシリード２７を介して放熱されるので、
ピグテール線３６の固着により基板４０が過熱状態とな
ってしまうことはない。
なお、このブラシリード２７は基板４０から延びるＥ
ＣＵリード７５とハンダ付けされるのであるが、ブラシ
リード２７はブラシ設置部２８に広い表面積を持つとと
もに、電気抵抗が小さいため、通電によっても発熱しに
くく、また、通電による発熱で仮にブラシリード２７と
ＥＣＵリード７５間のハンダ付けが溶けてしまったとし
ても、ブラシリード２７とＥＣＵリード７５とは導電性
の固定バネ７６により固定されているので、ブラシリー
ド２７とＥＣＵリード７５間の電気的接触は確実に保た
れ、電動モータ１０の適切な作動が確保される。
また、電動モータ本体１０Ａは、基板取り付け部２３
の上方に軸受２５を介して保持される形となっているの
で、電動モータ１０Ａの単体での動特性試験は特別な治
具で電動モータ１０Ａを支持しなくとも実行でき、試験
の効率化を図ることができる。
さらに、本発明では、基板４０下方のウォーム側ケー
ス９０内に、出力軸１１とウォーム軸９２間に介装され
るトルクリミッタ８０を収容するようにしているので、
モータケース２０およびウォーム側ケース９０内の空間
が有効利用される結果、トルクリミッタ８０をも含めた
装置全体の構造が小型化でき、パワーステアリング装置
の車両への搭載性が向上する。また、このようにモータ
ケース２０内に収容したトルクリミッタ８０のケース８
１外周のスリット１０１を、コミュテータ３５の電極と
同数かつ位相を合わせて配置し、トルクリミッタ８０側
方にはこのスリット１０１の移動を検出するＨＡＬＬＩ
Ｃ１０２を基板４０から延び出すように配置しているの
で、ＨＡＬＬＩＣ１０２のスリット１０１の検出タイミ
ングと同期して、モータ指令電流に補正を加えることに
より、モータの出力トルク（電動モータ本体１０Ａに実
際に供給される電流）のコギングを削減することができ
る。
第１１図は、本発明の他の実施例を示す図である。
この実施例では、トルクリミッタ８０を第２図、第７
図とは上下逆向きに配設し、トルクリミッタ８０のケー
スがウォーム軸９２と一体に回転するようにするととも
に、出力軸１１とウォーム軸９２の回転数をそれぞれ検
出する手段を備えている。これにより、出力軸１１とウ
ォーム軸９２との回転数の差を検出して、出力軸１１と
ウォーム軸９２とのスリップ状態を検出することができ
る。
これについて詳しく説明すれば、第１１図のように配
置したトルクリミッタ８０においては、（この場合には
上側に配置された）下側クラッチ板８３が出力軸１１
に、（この場合には下側に配置された）上側クラッチ板
８２がウォーム軸９２に、それぞれ固定され、スリット
１０１が形成されたケース８１は上側クラッチ板８２す
なわちウォーム軸９２と一体に回転する。さらに、出力
軸１１の回転数を検出する手段として、下側クラッチ板
８３の出力軸１１との結合部１１０に形成されている複
数のスプライン１１１の位置検出を行うＨＡＬＬＩＣ１
１２が設けられる。なお、このＨＡＬＬＩＣ１１２は、
基板４０の延長部１１３に取り付けられ、配線工数の低
減が図られている。
そして、ＨＡＬＬＩＣ１０２によるスリット１０１お
よびＨＡＬＬＩＣ１１２によるスプライン１１１の単位
時間毎の検出量から、それぞれウォーム軸９２および出
力軸１１の回転数が検出される。なお、この場合にはウ
ォーム軸９２および出力軸１１の回転数がそれぞれ検出
されればよいのであるから、スリット１０１とスプライ
ン１１１は位相合わせする必要はなく、同数である必要
もない。
このようにして検出された出力軸１１とウォーム軸９
２の回転数を比較することにより、出力軸１１とウォー
ム軸９２が同一回転数であるときにはこれらはスリップ
のない正常の動作をしていると判断される一方、出力軸
１１の回転数がウォーム軸９２の回転数より大きい場合
には電動モータ１０への供給電流が大き過ぎてスリップ
が生じていると判断され、出力軸１１の回転数がウォー
ム軸９２の回転数よりも大きい場合には***舵部（タイ
ヤ）に加えられた外力によりスリップが生じていると判
断される。このような判断に基づいて、基板４０の制御
回路は電動モータ本体１０Ａに供給される電流を制御す
る。
具体的には、第１２図に示すように、出力軸１１の回
転数ＷＡ、が第１段目のグラフのように大きく変化した
ときには、第２段目のグラフに示すウォーム軸９２の回
転数ＷＢがトルクリミッタ８０により決定される限界値
に達した時刻Ａにおいて頭打ちとなり、それ以降では図
に点線で示した出力軸１１の回転数ＷＡ、に追随せず一
定の最大値に止まり、出力軸１１とウォーム軸９２間で
スリップをし続ける。このようにして出力軸１１とウォ
ーム軸９２の回転数の差が生じると、所定の検出時間経
過後の時刻Ｂにはこの差が検出され、電動モータ１０へ
の供給流量が過大であるとの判断がなされる。すると制
御回路は、電動モータ１０への供給電流を例えば０Ａま
で減少させ（パワーダウン処理）、出力軸１１の回転数
ＷＡを減少させる、これにより、出力軸１１の回転数Ｗ
Ａがウォーム軸９２の限界回転数以下になる時刻Ｃにお
いて、出力軸１１とウォーム軸９２とは再び一体回転を
始める。このようにして出力軸１１とウォーム軸９２と
の回転数差がなくなったのちは、再び電動モータ１０へ
の供給電流を増大させるようにする（パワーアップ処
理）。なお、本実施例ではパワーダウン処理において電
動モータ１０への供給電流を０Ａまで減少させたが、こ
の減少の最小値は任意の値を選ぶことが可能であり、例
えばウォーム軸９２の回転数ＷＢが頭打ちとなったとき
の供給電流の１／２または１／３等に設定してもよい。
第１３図〜第１５図には、本発明のさらに他の実施例
を示す。
この実施例では、第２図の実施例における基板４０
を、２枚の基板１４０Ａ、１４０Ｂからなる２枚基板構
造としたものである。これらの２枚基板のうち基板１４
０Ａは、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い材料か
ら形成されるとともに、第１４図、第１５図に示すよう
に、複数のＦＥＴ４３等からなる駆動回路４１側が実装
される。一方、例えば高耐熱樹脂基板である基板１４０
Ｂは、基板１４０Ａにネジ１４１によりネジ止めされる
とともに、制御回路４２側、すなわちＣＰＵ４７、リレ
ー４５、コンデンサ５６等が実装される。なお、ＣＰＵ
４７に隣接して温度センサ１４２が取り付けられ、基板
近傍の温度がＦＥＴ４３のトラジェクション温度近くに
なったときには、ＣＰＵ４７はリレー４５を介して電動
モータ本体１０Ａへの電力供給を停止するようになって
いる。また、基板１４０Ａと基板１４０Ｂとの段差には
スペーサ１４３が設けられ、基板１４０Ａ、１４０Ｂの
表面はシール剤１４４によりカバーされている。
このように基板を２枚基板１４０Ａ、１４０Ｂとし、
発熱性の高いＦＥＴ４３が装着される基板１４０Ａのみ
を、基板１４０Ｂよりも放熱性のよい例えばアルミニウ
ム基板とすることにより、基板全体としてのコストを低
減することができる。また、第２図の実施例における蓋
５８が省略される点でもコストが削減できる。
第１６図は、本発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。
この実施例では、第２図の実施例における出力軸１１
とウォーム軸９２とを一体として、モータケース２０外
側にウォーム１５１を備えた出力軸１５０としている。
第１７図には、ウォーム側ケース（下側ケース）９０
に電界シールド用の一対のリブ１６１、１６２を設けた
実施例を示す。図示されるように、ウォーム側ケース９
０の半径方向に延びる一対のリブ１６１、１６２で扇形
断面の領域１６３を形成する、そして、このウォーム側
ケース９０を基板側ケース２２下方に装着するときに
は、領域１６３内に複数のＦＥＴ４３が収容されるよう
にする。これにより、領域１６３外側の領域１６４に配
置される制御回路４２は、ＦＥＴ４３側の領域１６３と
遮断され、ＦＥＴ４３のスイッチング動作に伴うノイズ
の影響を受けることがない。
なお、この実施例では、ＦＥＴ４３を覆うリブ１６
１、１６２をウォーム側ケース９０に設けたが、このよ
うなリブは基板側ケース２２に設けるようにしてもよ
い。
産業上の利用可能性 以上のように、本発明にかかる電動モータは、パワー
ステアリング装置の電動モータとして有用であり、特
に、電動オータの回路基板からの放熱性を向上させると
ともに、パワーステアリング装置の電動モータ関連部分
の小型化を図るのに適している。
フロントページの続き (72)発明者 川口 航 東京都港区浜松町二丁目四番１号 世界 貿易センタービル (56)参考文献 特開 平９−30434（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−136652（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−192757（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 5/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力部に入力される入力トルクにしたがっ
    て***舵部にアシストカを付与する電動パワーステアリ
    ング装置の電動モータにおいて、電動モータ本体とこの
    電動モータ本体を駆動する駆動回路およびこの駆動を制
    御する制御回路を組み込んだ基板とを収装するモータケ
    ースと、前記電動モータ本体と前記基板とを隔てる壁と
    して前記モータケースの内側全域にわたって熱伝導率の
    大きな材料で形成されるとともにこの壁を貫通して前記
    基板側に延び出す前記電動モータ本体の出力軸の軸受を
    支持する基板取り付け部と、を備え、前記駆動回路はス
    イッチング素子として複数の電界効果トランジスタを備
    える一方、前記基板の下方を覆う下側ケースを備え、こ
    の下側ケースには前記複数の電界効果トランジスタの周
    囲を覆うリブを形成したことを特徴とする電動パワース
    テアリング装置の電動モータ。
  2. 【請求項２】入力部に入力される入力トルクにしたがっ
    て***舵部にアシストカを付与する電動パワーステアリ
    ング装置の電動モータにおいて、電動モータ本体とこの
    電動モータ本体を駆動する駆動回路およびこの駆動を制
    御する制御回路を組み込んだ基板とを収装するモータケ
    ースと、前記電動モータ本体と前記基板とを隔てる壁と
    して前記モータケースの内側全域にわたって熱伝導率の
    大きな材料で形成されるとともにこの壁を貫通して前記
    基板側に延び出す前記電動モータ本体の出力軸の軸受を
    支持する基板取り付け部と、を備え、前記駆動回路はス
    イッチング素子として複数の電界効果トランジスタを備
    える一方、前記モータケースには前記複数の電界効果ト
    ランジスタの周囲を覆うリブを形成したことを特徴とす
    る電動パワーステアリング装置の電動モータ。
  3. 【請求項３】前記基板を２枚の基板から構成し、これら
    ２枚の基板の一方を熱伝導率の高い材料で形成された放
    熱基板とし、この放熱基板側に前記複数の電界効果トラ
    ンジスタを装着したことを特徴とする請求の範囲第１項
    または第２項に記載の電動パワーステアリング装置の電
    動モータ。
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