JP7400860B2

JP7400860B2 - 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置

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Inventors: 宏康杉浦
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Description

本発明は、駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、モータとＥＣＵが一体に形成される駆動装置が知られている。例えば特許文献１では、モータケースおよびフレーム部材を電源グランドラインと接続することで、ノイズをノーマルモードノイズとしてバッテリ側に回収している。

特開２０１６－３６２４５号公報

特許文献１では、２系統でグランドを共用している。ここで、ＥＣＵ側において、系統間でグランドを分離する場合、特許文献１のように、モータケースと電源グランドラインとを接続した場合、ノイズが系統間で行き来する虞がある。本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部へのノイズの伝搬を低減可能である駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の参考態様による駆動装置は、モータ（８０）と、基板（３０、３１、３２）と、系統間グランド接続コンデンサ（４１、４１１、４１２）を備える。モータは、複数の巻線組（１８０、２８０）が共通のハウジング（８３０）に設けられる。基板には、それぞれ別途の電源（１９９、２９９）およびグランドに接続され、巻線組ごとに設けられる複数の駆動回路部（１２０、２２０）が実装される。

それぞれの巻線組に対応する駆動回路部、電源およびグランドの組み合わせを系統とする。系統間接続コンデンサは、基板に実装され、系統ごとのグランドを電気的に接続する。これにより、他系統に伝搬したノイズを自系統に帰還させる経路が形成されるので、外部へのノイズの伝搬を低減することができる。

本発明による駆動装置は、モータ（８０）と、基板（３０、３１、３２）と、機電接続コンデンサ（１４２～１４４、２４２～２４４）と、を備える。モータは、複数の巻線組（１８０、２８０）が共通のハウジング（８３０）に設けられる。基板には、巻線組ごとに設けられる複数の駆動回路部（１２０、２２０）が実装される。

機電接続コンデンサは、基板に実装され、基板のグランドパターンと、ハウジングとを電気的に接続する。基板において、ハウジングと電気的に接続されるハウジング接続パターン（１５６、１５７、１９４、１９６、２５６、２５７、２９４、２９６）は、基板の他の配線パターンとは切り離されている。機電接続コンデンサは、ハウジング接続パターンと、基板のグランドパターンとを接続する。第１の態様では、ハウジング接続パターンは、ハウジングと直接的に面接触している。第２の態様では、ハウジング接続パターンは、ハウジングと同電位であるヒートシンク（６３）と直接的に面接触しているこれにより、モータ側に伝搬したノイズを駆動回路部側に帰還させる経路が形成されるので、外部へのノイズの伝搬を低減することができる。

第１実施形態によるステアリングシステムを示す概略構成図である。第１実施形態による駆動装置を示す断面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。第１実施形態による駆動装置を示す回路図である。第１実施形態による基板のモータ面側を示す平面図である。第１実施形態による基板のカバー面側を示す平面図である。第１実施形態によるノイズ伝搬経路を説明する模式的な回路図である。第１実施形態による基板上でのノイズ伝搬経路を説明する説明図である。第１実施形態によるノイズ伝搬経路を説明する模式的な断面図である。第２実施形態による駆動装置を示す断面図である。第２実施形態による制御基板上でのノイズ伝搬経路を説明する説明図である。第２実施形態によるパワー基板上でのノイズ伝搬経路を説明する説明図である。参考例によるノイズ伝搬経路を説明する模式的な回路図である。

以下、本発明による駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図１に示すように、第１実施形態による駆動装置１は、モータ８０と、ＥＣＵ１０と、を備え、車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。

ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。トルクセンサ９４は、系統毎に設けられる２つのトルク検出部９４１、９４２を有する。トルク検出部９４１、９４２の検出値は、対応するマイコン１７０、２７０に出力される。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。

運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、駆動装置１、ならびに、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。

図２～図４に示すように、モータ８０は、３相ブラシレスモータである。モータ８０は、操舵に要するトルクの一部または全部を出力するものであって、バッテリ１９９、２９９から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。

モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線１８０および第２モータ巻線２８０を有する。モータ巻線１８０、２８０は、電気的特性が同等であり、共通のステータ８４０に、互いに電気角を３０［ｄｅｇ］ずらしてキャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線１８０、２８０には、位相φが３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、６次のトルクリプルを低減することができる。さらにまた、位相差通電により、電流が平均化されるため、騒音、振動のキャンセルメリットを最大化することができる。また、発熱についても平均化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を平均化できる。

以下、第１モータ巻線１８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線２８０の通電制御に係る構成の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。第１系統Ｌ１の構成を主に１００番台で付番し、第２系統Ｌ２の構成を主に２００番台で付番し、系統Ｌ１、Ｌ２にて実質的に同様の構成には下２桁が同じとなるように付番し、適宜説明を省略する。また、図中等適宜、第１系統Ｌ１に係る構成に添え字の「１」、第２系統Ｌ２に係る構成に添え字の「２」を付す。

図２および図３に示すように、駆動装置１は、モータ８０の軸方向の一方側にＥＣＵ１０が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」である。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸とは反対側において、シャフト８７０の軸Ａｘに対して同軸に配置されている。ＥＣＵ１０は、モータ８０の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ＥＣＵ１０とモータ８０とを効率的に配置することができる。以下適宜、単に「軸方向」、「径方向」という場合、モータ８０における軸方向、径方向を意味するものとする。

モータ８０は、ステータ８４０、ロータ８６０、および、これらを収容するハウジング８３０等を備える。ステータ８４０は、ハウジング８３０に固定されており、モータ巻線１８０、２８０が巻回される。ロータ８６０は、ステータ８４０の径方向内側に設けられ、ステータ８４０に対して相対回転可能に設けられる。

シャフト８７０は、ロータ８６０に嵌入され、ロータ８６０と一体に回転する。シャフト８７０は、軸受８３５、８３６により、ハウジング８３０に回転可能に支持される。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部は、ハウジング８３０からＥＣＵ１０側に突出する。シャフト８７０のＥＣＵ１０側の端部には、検出対象としてのマグネット８７５が設けられる。

ハウジング８３０は、筒状のケース８３４、ケース８３４の一端に設けられるリアフレームエンド８３７、および、ケース８３４の他端に設けられるフロントフレームエンド８３８を有する。リアフレームエンド８３７には、リード線挿通孔８３９が形成される。リード線挿通孔８３９には、モータ巻線１８０、２８０の各相と接続されるリード線１８５、２８５が挿通される。リード線１８５、２８５は、リード線挿通孔８３９からＥＣＵ１０側に取り出される。リード線１８５、２８５は、それぞれモータ線接続部１８６、２８６（図５および図６参照。）に挿通され、はんだ等により基板３０に接続される。

ＥＣＵ１０は、基板３０、および、基板３０に実装される各種電子部品を有する。基板３０は、基板接続部１５５、２５５に挿通されるボルト１５９、２５９（図９参照）にて、リアフレームエンド８３７のモータ８０とは反対側の面に固定される。ボルト１５９、２５９は、導電材料にて形成されている。基板３０のモータ８０側の面をモータ面３０１、モータ８０とは反対側の面をカバー面３０２とする。カバー４６０は、略有底筒状に形成され、リアフレームエンド８３７の径方向外側に嵌まり合う。カバー４６０は、基板３０を覆うように設けられ、外部の衝撃からＥＣＵ１０を保護したり、ＥＣＵ１０内への埃や水等の侵入を防止したりする。カバー４６０の側面には、開口４６１が設けられる。

コネクタ３５は、ベース部３５１、および、コネクタ部３５５を有し、側面視略Ｌ字状に形成される。ベース部３５１は、ボルト等により基板３０に固定され、コネクタ端子３６が設けられる側と反対側の端部が、カバー４６０の開口４６１から径方向外側に取り出される。開口４６１は、ベース部３５１の外壁に設けられるフランジ３５２の外側に嵌まり合う。

コネクタ部３５５は、カバー４６０の外側にて、ベース部３５１から、軸方向におけるモータ８０側に設けられる。コネクタ部３５５の間口は軸方向側に開口し、図示しないハーネス等を挿抜可能に設けられる。コネクタ部３５５は、第１系統Ｌ１側に接続される第１コネクタ部と、第２系統Ｌ２側に接続される第２コネクタ部とに分割される。

コネクタ端子３６は、ベース部３５１の径方向内側から突出する。コネクタ端子３６には、第１電源端子、第１グランド端子、第１信号端子、第２電源端子、第２グランド端子、および、第２信号端子が含まれる。第１電源端子、第１グランド端子、第１信号端子、第２電源端子、第２グランド端子、および、第２信号端子は、基板３０のモータ面３０１側から、それぞれ、第１電源端子接続部１５１、第１グランド端子接続部１５２、第１信号端子接続部１５３、第２電源端子接続部２５１、第２グランド端子接続部２５２、第２信号端子接続部２５３に挿入されて、電気的に接続される（図５および図６参照）。図５および図６では信号端子数が各系統で６ずつであるが、任意の端子数であってよい。

図４に駆動装置１の回路構成を示す。ＥＣＵ１０は、第１モータ巻線１８０に対応して設けられる第１インバータ１２０、第１モータリレー１２７～１２９、第１電源リレー１３１、１３２、第１コンデンサ１３４および第１コイル１３５、ならびに、第２モータ巻線２８０に対応して設けられる第２インバータ２２０、第２モータリレー２２７～２２９、第２電源リレー２３１、２３２、第２コンデンサ２３４および第２コイル２３５を有する。本実施形態では、インバータ１２０、２２０を構成するスイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６、モータリレー１２７～１２９、２２７～２２９、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２、コンデンサ１３４、２３４およびコイル１３５、２３５は、１枚の基板３０に実装されているが、複数の基板に分けて実装してもよい。

第１系統Ｌ１の第１インバータ１２０等には、第１バッテリ１９９から電力が供給され、第２系統Ｌ２の第２インバータ２２０等には、第２バッテリ２９９から電力が供給される。本実施形態では、グランドについても第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とで分離している。また、第１モータ巻線１８０の通電は、第１マイコン１７０により制御され、第２モータ巻線２８０の通電は、第２マイコン２７０により制御される。すなわち本実施形態では、第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とが独立して設けられる完全冗長構成をなしている。

第１インバータ１２０は、３相インバータであって、第１スイッチング素子１２１～１２６がブリッジ接続されている。スイッチング素子１２１～１２３が高電位側に接続され、スイッチング素子１２４～１２６が低電位側に接続される。対になるＵ相のスイッチング素子１２１、１２４の接続点は第１Ｕ相コイル１８１の一端に接続され、対になるＶ相のスイッチング素子１２２、１２５の接続点は第１Ｖ相コイル１８２の一端に接続され、対になるＷ相のスイッチング素子１２３、１２６の接続点は第１Ｗ相コイル１８３の一端に接続される。コイル１８１～１８３の他端は結線される。スイッチング素子１２４～１２６の低電位側には、コイル１８１～１８３の電流を検出する電流検出素子であるシャント抵抗１３７～１３９が設けられる。

第２インバータ２２０は、３相インバータであって、第２スイッチング素子２２１～２２６がブリッジ接続されている。スイッチング素子２２１～２２３が高電位側に接続され、スイッチング素子２２４～２２６が低電位側に接続される。対になるＵ相のスイッチング素子２２１、２２４の接続点は第２Ｕ相コイル２８１の一端に接続され、対になるＶ相のスイッチング素子２２２、２２５の接続点は第１Ｖ相コイル２８２の一端に接続され、対になるＷ相のスイッチング素子２２３、２２６の接続点は第１Ｗ相コイル２８３の一端に接続される。コイル２８１～２８３の他端は結線される。スイッチング素子２２４～２２６の低電位側には、コイル２８１～２８３の電流を検出する電流検出素子であるシャント抵抗２３７～２３９が設けられる。

第１モータリレー１２７～１２９は、第１インバータ１２０と第１モータ巻線１８０との間に設けられ、第１インバータ１２０と第１モータ巻線１８０とを断接可能に設けられる。Ｕ相のモータリレー１２７はスイッチング素子１２１、１２４の接続点とＵ相コイル１８１との間に設けられ、Ｖ相のモータリレー１２８はスイッチング素子１２２、１２５の接続点とＶ相コイル１８２との間に設けられ、Ｗ相のモータリレー１２９はスイッチング素子１２３、１２６の接続点とＷ相コイル１８３との間に設けられる。

第２モータリレー２２７～２２９は、第２インバータ２２０と第２モータ巻線２８０との間に設けられ、第２インバータ２２０と第２モータ巻線２８０とを断接可能に設けられる。Ｕ相のモータリレー２２７はスイッチング素子２２１、２２４の接続点とＵ相コイル２８１との間に設けられ、Ｖ相のモータリレー２２８はスイッチング素子２２２、２２５の接続点とＶ相コイル２８２との間に設けられ、Ｗ相のモータリレー２２９はスイッチング素子２２３、２２６の接続点とＷ相コイル２８３との間に設けられる。

第１電源リレー１３１、１３２は、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように直列接続され、第１バッテリ１９９と第１インバータ１２０との間に設けられる。第２電源リレー２３１、２３２は、寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように直列接続され、第２バッテリ２９９と第２インバータ２２０との間に設けられる。寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように接続することで、バッテリ１９９、２９９が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れるのを防ぎ、ＥＣＵ１０を保護する。

本実施形態では、スイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６、モータリレー１２７～１２９、２２７～２２９、および、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２は、いずれもＭＯＳＦＥＴであるが、ＩＧＢＴやサイリスタ等であってもよい。また、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２がメカリレーであってもよい。

第１スイッチング素子１２１～１２６、第１モータリレー１２７～１２９および第１電源リレー１３１、１３２は、第１マイコン１７０からの制御信号に基づいてプリドライバ１７６から出力される駆動信号により、オンオフ作動が制御される。第２スイッチング素子２２１～２２６、第２モータリレー２２７～２２９および第２電源リレー２３１、２３２は、第２マイコン２７０からの制御信号に基づいてプリドライバ２７６から出力される駆動信号により、オンオフ作動が制御される。なお、煩雑になることを避けるため、図４中において、モータリレーおよび電源リレーへの制御線を省略した。

第１コンデンサ１３４は第１インバータ１２０と並列に接続され、第２コンデンサ２３４は第２インバータ２２０と並列に接続される。コンデンサ１３４、２３４は、例えばアルミ電解コンデンサである。第１コイル１３５は第１バッテリ１９９と第１電源リレー１３１との間に設けられ、第２コイル２３５は第２バッテリ２９９と第２電源リレー２３１との間に設けられる。

第１コンデンサ１３４および第１コイル１３５、ならびに、第２コンデンサ２３４および第２コイル２３５は、フィルタ回路を構成し、バッテリ１９９、２９９を共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置１からバッテリ１９９、２９９を共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。また、コンデンサ１３４、２３４は、電荷を蓄えることで、インバータ１２０、２２０への電力供給を補助する。

系統間グランド接続コンデンサ４１は、第１系統グランドＧ１と、第２系統のグランドＧ２とを接続する。第１機電接続コンデンサ１４２は、第１系統グランドＧ１と、モータ８０のハウジング８３０とを接続する。第２機電接続コンデンサ２４２は、第２系統グランドＧ２と、ハウジング８３０とを接続する。コンデンサ４１、１４２、２４２は、例えばチップコンデンサである。

基板３０のモータ面３０１を図５、カバー面３０２を図６に示す。説明のため、カバー面３０２の配置を反転し、いずれも紙面左側が第１系統Ｌ１、右側が第２系統Ｌ２となるように記載した。図８も同様である。

図５に示すように、基板３０のモータ面３０１には、スイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６、モータリレー１２８～１２９、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２、統合ＩＣ１７５、２７５、および、回転角センサ２９が実装される。統合ＩＣ１７５にはプリドライバ１７６が含まれ、統合ＩＣ２７５にはプリドライバ２７６が含まれる。

図６に示すように、基板３０のカバー面３０２には、コンデンサ１３４、２３４、コイル１３５、２３５、系統間グランド接続コンデンサ４１、機電接続コンデンサ１４２、２４２、および、マイコン１７０、２７０が実装される。

図５および図６に示すように、基板３０は、スリット３０５にて電気的に２つに分離され、一方の領域のモータ面３０１およびカバー面３０２に第１系統Ｌ１に係る部品が実装され、他方の領域のモータ面３０１およびカバー面３０２に第２系統Ｌ２に係る部品が実装される。回転角センサ２９はモータ面３０１においてスリット３０５を跨いで実装される。系統間グランド接続コンデンサ４１はカバー面３０２においてスリット３０５を跨いで実装され、第１系統グランドＧ１と第２系統グランドＧ２とを接続する。

モータ面３０１側において、基板接続部１５５、２５５の外縁には、ハウジング接続パターン１５６、２５６が、表面レジスト層から円環状に露出する。また、カバー面３０２側において、基板接続部１５５、２５５の外縁には、ハウジング接続パターン１５７、２５７が表面レジスト層から露出する。ハウジング接続パターン１５７、２５７は、円環部からコンデンサ接続部がインバータ１２０、２２０を向く方向に突出する形状に、表面レジスト層から露出する。

同一箇所に形成されるパターン１５６、１５７は、基板接続部１５５の内周面に形成されるスルーホールランドで電気的に接続されており、同電位である。同様に、同一箇所に形成されるパターン２５６、２５７は、基板接続部２５５の内周面に形成されるスルーホールランドで接続されており、同電位である。

ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７は、ボルト１５９、２５９にてハウジング８３０と電気的に接続される。この意味で、ボルト１５９、２５９は、基板３０のハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７とハウジング８３０とを電気的に接続する機電接続部材と捉えることができる。なお、ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７とハウジング８３０とは、ボルト１５９、２５９以外の部材にて電気的に接続してもよい。

ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５６は、ハウジング８３０と電気的に接続されており、同電位である。また、ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５６の外縁には、全周に亘ってスリットが形成されており、基板３０上の他の配線パターンとは電気的に接続されていない、いわゆる「浮き島」の状態となっている。

第１機電接続コンデンサ１４２は、第１系統Ｌ１のグランドパターンと、ハウジング接続パターン１５７とを接続する。すなわち、第１系統グランドＧ１は、第１機電接続コンデンサ１４２を経由して、ハウジング８３０と電気的に接続される。第２機電接続コンデンサ２４２は、第２系統Ｌ２のグランドパターンと、ハウジング接続パターン２５７とを接続する。すなわち、第２系統グランドＧ２は、第２機電接続コンデンサ２４２を経由して、ハウジング８３０と電気的に接続される。ハウジング８３０は、車両グランドと接続されている。すなわち、コンデンサ４１、１４２、２４２は、いずれもグランド間を接続するコンデンサである。また、系統間グランド接続コンデンサ４１は、系統Ｌ１、Ｌ２のパワー系回路のグランド間を接続している、とも言える。

本実施形態では、駆動装置１が電動パワーステアリング装置８に適用されており、大電流が通電されるため、スイッチングノイズやリンギングノイズが発生する。このようなノイズＮの発生源は、主にＥＣＵ１０の回路内であり、発生したノイズＮがコネクタ３５およびモータ８０を経由して車両側へ伝搬する虞がある。例えば、参考例として、コネクタ３５から外部へノイズが伝搬しないようにフィルタを設ける場合、フィルタ定数の変更や、追加素子が必要となり、体格が大型化、コストアップとなる。

そこで、ボルト１５９、２５９を用いて基板３０のグランドとハウジング８３０とを電気的に接続し、モータ８０側からＥＣＵ１０側へのノイズ帰還経路を形成することで、ノイズＮをノイズ源に帰還させるようにし、車両９９側へのノイズ伝搬を防いでいる。

ところで、本実施形態では、基板３０上において、スリット３０５により、コネクタ端子３６を含めて、第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とが分離されている。一方、モータ８０のハウジング８３０は、共用されている。そのため、例えば図１３に示す参考例のように、系統間グランド接続コンデンサ４１がない場合、一点鎖線の矢印ＡＮ１に示すように、第１インバータ１２０で発生したノイズＮの一部は、系統内にてＥＣＵ１０側に帰還するが、破線の矢印ＡＮ３に示すように、ノイズＮの一部は、ハウジング８３０を経由して第２系統Ｌ２側に回り込み、モータ８０の浮遊容量Ｃｓ、第２系統グランドＧ２およびコネクタ３５（図１３では省略。）を経由して、車両９９側に伝搬する虞がある。第２インバータ２２０で発生したノイズも同様、第１系統グランドＧ１およびコネクタ３５を経由して、車両９９側に伝搬する虞がある。以下、ノイズの帰還経路は、第１系統Ｌ１に係る構成と第２系統Ｌ２で係る構成とを読み替えれば、系統Ｌ１、Ｌ２で同様であるので、以下、第１系統Ｌ１で発生したノイズの帰還経路を中心に説明する。

図７に示すように、本実施形態では、機電接続コンデンサ１４２、２４２にて各系統のグランドＧ１、Ｇ２とモータ８０のハウジング８３０とを接続するとともに、系統間グランド接続コンデンサ４１にてグランドＧ１、Ｇ２を接続している。これにより、第１系統Ｌ１にて発生し、モータ８０にて第２系統Ｌ２側に伝搬したノイズは、矢印ＡＮ２で示すように、機電接続コンデンサ２４２および系統間グランド接続コンデンサ４１を経由して、第１系統Ｌ１のノイズ源に帰還する。なお、図７および図１３では、太線で示す箇所が、グランドＧ１、Ｇ２の電位になっている。また、フィルタ回路を構成するコンデンサ１３４、２３４およびコイル１３５、２３５をまとめて「フィルタ」と記載した。

駆動装置１におけるノイズ帰還経路を図８および図９に示す。図８では、煩雑になることを避けるため、一部の構成および符号を省略した。図９は、説明のための模式的な断面図であって、実際の配置とは一致していない。図８では、ＥＣＵ１０内部での代表的なノイズ伝搬経路を実線の矢印ＡＥ、モータ８０側での代表的なノイズ伝搬経路を破線の矢印ＡＭで示す。後述の図１１および図１２も同様とする。図９では、駆動装置１での代表的なノイズ伝搬経路を一点鎖線の矢印ＡＮで示す。

図８および図９に示すように、第１インバータ１２０で発生したノイズは、リード線１８５、モータ巻線１８０およびモータ８０の浮遊容量を経由してハウジング８３０に伝搬する。ここで、ハウジング８３０を経由して第２系統Ｌ２側に伝搬したノイズは、ボルト２５９、機電接続コンデンサ２４２、基板３０の配線パターンおよび系統間グランド接続コンデンサ４１を経由して、基板３０上にてノイズ源の第１系統Ｌ１側に帰還する。

系統間グランド接続コンデンサ４１、および、機電接続コンデンサ１４２、２４２は、発生するノイズに応じ、任意の個数を設ければよい。系統間グランド接続コンデンサ４１は、ハウジング接続パターン１５６、２５６と低インピーダンスで繋げる箇所に設けることが好ましい。図８に示すように、系統間グランド接続コンデンサ４１は、第２系統Ｌ２の領域に設けられる一方の基板接続部２５５と、第１系統Ｌ１の駆動回路領域Ｒｄ１との間に設けられる。駆動回路領域Ｒｄ１は、スイッチング素子１２１～１２６およびモータリレー１２７～１２９が実装される領域であって、カバー面３０２では、各素子が実装される投影領域である。

また、コンデンサ４１、１４２、２４２は、基板３０とハウジング８３０との接続箇所から、ノイズ源となる素子（例えばスイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６）へ至る最短経路となる箇所に設けることが好ましい。ここで、「最短経路」とは、必ずしも最短距離である必要はなく、例えばマイコン等、ノイズを回避したい部材を避けた上で最短となるような経路であってもよい。

また、図９に示すように、ハウジング接続パターン１５６、２５６は、面接触にてハウジング８３０と電気的に接続される。これにより、ノイズ帰還経路のインピーダンスが低減されるので、ノイズ性能を向上可能である。

以上説明したように、本実施形態の駆動装置１は、モータ８０と、基板３０と、少なくとも１つの系統間グランド接続コンデンサ４１と、を備える。モータ８０は、モータ巻線１８０、２８０が共通のハウジング８３０に設けられている。基板３０は、複数のインバータ１２０、２２０が実装される。本実施形態では、インバータ１２０、２２０を構成するスイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６が１枚の基板３０に表面実装されている。インバータ１２０、２２０は、それぞれ別途のバッテリ１９９、２９９およびグランドに接続される。詳細には、第１インバータ１２０は第１バッテリ１９９および第１系統グランドＧ１に接続され、第２インバータ２２０が第２バッテリ２９９および第２系統グランドＧ２に接続される。本実施形態では、モータ巻線１８０、２８０が「巻線組」に対応し、インバータ１２０、２２０が「駆動回路部」に対応し、バッテリ１９９、２９９が「電源」に対応する。

それぞれのモータ巻線１８０、２８０に対応するインバータ１２０、２２０、バッテリ１９９、２９９、および、グランドの組み合わせを系統する。系統間グランド接続コンデンサ４１は、基板３０に実装され、系統毎のグランドＧ１、Ｇ２を電気的に接続する。これにより、モータ巻線１８０、２８０等を経由して他系統側に伝搬したノイズを、基板３０上にて、自系統に帰還させる経路を形成することができる。したがって、車両９９等、駆動装置１の外部へのノイズの伝搬を低減することができる。

基板３０には、配線パターンを系統毎に分離するスリット３０５が形成される。系統間グランド接続コンデンサ４１は、スリット３０５を跨いで実装される。これにより、各系統が基板３０上にて電気的に分離されている場合であっても、系統ごとのグランドを適切に接続することができる。

系統間グランド接続コンデンサ４１は、基板３０とハウジング８３０とを接続する基板接続部１５５、２５５と、当該基板接続部１５５、２５５が設けられる領域に対応する系統とは異なる系統のインバータ２２０、１２０が設けられる領域との間に設けられる。具体的には、系統間グランド接続コンデンサ４１は、第２系統Ｌ２側に設けられる基板接続部２５５と、第１インバータ１２０が実装される駆動回路領域Ｒｄ１との間に設けられる。また、系統間グランド接続コンデンサ４１は、第１系統Ｌ１側に設けられる基板接続部１５５と、第２インバータ２２０が実装される駆動回路領域との間に設けられる。なお、図８では、駆動回路領域Ｒｄ１に、モータリレー１２７～１２９が実装される領域を含んでいるが、モータリレー１２７～１２９が実装される領域を除いてもよい。これにより、他系統側に伝搬したノイズを、低インピーダンスの経路により適切に自系統側に帰還させることができる。

駆動装置１は、機電接続コンデンサ１４２、２４２は、基板３０における系統毎のグランドと、ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７とを接続する。ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７は、基板３０の他の配線パターンとは切り離されており、ハウジング８３０と電気的に接続される。これにより、モータ８０側に伝搬したノイズを、インバータ１２０、２２０を含むＥＣＵ１０側に帰還させる低インピーダンスの経路を形成することができる。

本実施形態の駆動装置１は、モータ８０と、基板３０と、機電接続コンデンサ１４２、２４２と、を備える。モータ８０は、複数のモータ巻線１８０、２８０が共通のハウジング８３０に設けられる。基板３０は、モータ巻線１８０、２８０ごとに設けられる複数のインバータ１２０、２２０が実装される。

機電接続コンデンサ１４２、２４２は、基板３０に実装され、基板３０のグランドパターンと、ハウジング８３０とを電気的に接続する。基板３０において、ハウジング８３０と電気的に接続されるハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７は、基板３０の他のパターンとは切り離されており、機電接続コンデンサ１４２、２４２は、ハウジング接続パターン１５６、１５７、２５６、２５７と、基板３０のグランドパターンとを接続する。これにより、モータ８０側に伝搬したノイズを、インバータ１２０、２２０を含むＥＣＵ１０側に帰還させる低インピーダンスの経路を形成することができる。したがって、車両９９等、駆動装置１の外部へのノイズの伝搬を低減することができる。

インバータ１２０、２２０は、それぞれ別途のバッテリ１９９、２９９およびグランドに接続されている。駆動装置１は、少なくとも１つの系統間グランド接続コンデンサ４１をさらに備える。系統間グランド接続コンデンサ４１は、基板３０に実装され、系統ごとのグランドを電気的に接続する。これにより、モータ巻線１８０、２８０等を経由して他系統側に伝搬したノイズを、基板３０上にて、自系統に帰還させる経路を形成することができる。

複数のインバータ１２０、２２０は、ハウジング８３０の軸方向の一方の端部に固定される１枚の基板３０に実装される。これにより、駆動装置１を小型化可能である。

電動パワーステアリング装置８は、駆動装置１と、動力伝達部材としての減速ギア８９と、を備える。モータ８０は、車両９９の操舵に要するトルクを出力する。電動パワーステアリング装置８では、駆動装置１に大電流が通電されるため、比較的大きなスイッチングノイズやリンギングノイズが発生しやすい。本実施形態の駆動装置１は、発生したノイズをノイズ源に帰還させる経路が形成されているので、減速ギア８９やコネクタ３５等を経由して、ノイズが車両９９側へ伝搬されるのを防ぐことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図１０～図１２に示す。本実施形態のＥＣＵ１１は、制御基板３１、パワー基板３２、ヒートシンク６３、および、パワーモジュール１６０、２６０等を備える。図１０に示すように、カバー４６５は、略有底筒状に形成され、リアフレームエンド８３７の径方向外側に嵌まり合う。カバー４６５は、基板３１、３２、および、パワーモジュール１６０、２６０を覆うように設けられる。カバー４６５の底部には、開口４６６が設けられる。

コネクタ６５は、ベース部６５１、および、コネクタ部６５２を有する。ベース部６５１は、ボルト等によりカバー４６５に固定される。コネクタ部６５２は、カバー４６５の開口４６６から軸方向側に取り出される。コネクタ部６５２の間口は、軸方向側に開口し、モータ８０とは反対側から図示しないハーネスを挿抜可能に設けられる。本実施形態のコネクタ部６５２は、第１コネクタ部１６５および第２コネクタ部２６５に分割されている。第１コネクタ部１６５には第１系統Ｌ１に接続される第１コネクタ端子１６６が設けられ、第２コネクタ部２６５には第２系統Ｌ２に接続される第２コネクタ端子２６６が設けられる。第１コネクタ端子１６６には、第１電源端子、第１グランド端子および第１信号端子が含まれ、第２コネクタ端子２６６には、第２電源端子、第２グランド端子および第２信号端子が含まれる。

制御基板３１は、略矩形に形成され、基板接続部１９３、２９３（図１１参照。）に挿通されるボルト３１９にて、ヒートシンク６３のモータ８０側の面に固定される。パワー基板３２は、略矩形に形成され、基板接続部１９５、２９５（図１２参照。）に挿通されるボルト３２９にて、ヒートシンク６３のモータ８０と反対側の面に固定される。ヒートシンク６３は、リアフレームエンド８３７に固定され、ハウジング８３０と同電位である。ヒートシンク６３とリアフレームエンド８３７とは、一体であってもよいし、別体であってもよい。ヒートシンク６３は、例えばアルミ等の熱伝導性のよい金属にて形成され、側面にパワーモジュール１６０、２６０が放熱可能に設けられる。すなわち本実施形態では、パワーモジュール１６０、２６０は、モータ８０の軸方向に沿って、縦配置されている。

第１パワーモジュール１６０は、第１インバータ１２０を構成するスイッチング素子１２１～１２６およびモータリレー１２７～１２９を有する。第２パワーモジュール２６０は、第２インバータ２２０を構成するスイッチング素子１２１～１２６およびモータリレー２２７～２２９を有する。パワーモジュール１６０、２６０の制御基板３１側には、制御基板３１と接続される制御端子１６１、２６１が設けられる。パワーモジュール１６０、２６０のパワー基板３２側には、パワー基板３２と接続されるパワー端子１６２、２６２、および、リード線１８５、２８５と接続されるモータ端子１６３、２６３が設けられる。モータ端子１６３、２６３は、ヒートシンク６３と反対方向に折り曲げられ、リード線１８５、２８５と接続される。

図１１に制御基板３１、図１２にパワー基板３２を示す。図１１および図１２は、いずれも軸方向の同一側から見た図であって、主にノイズ伝搬経路を説明すべく、煩雑になることを避けるため、系統間グランド接続コンデンサ４１１、４１２および機電接続コンデンサ１４３、１４４、２４３、２４４以外の実装部品の記載を省略した。制御基板３１には、マイコン１７０、２７０および統合ＩＣ１７５、２７５が実装される。パワー基板３２には、電源リレー１３１、１３２、２３１、２３２、コンデンサ１３４、２３４、コイル１３５、２３５が実装される。また、制御基板３１には系統間グランド接続コンデンサ４１１および機電接続コンデンサ１４３、２４３が実装され、パワー基板３２には系統間グランド接続コンデンサ４２１および機電接続コンデンサ１４４、２４４が実装される。ＥＣＵ１１の電気的構成は、第１実施形態のＥＣＵ１０と同様である。

図１１に示すように、制御基板３１には、制御端子接続部１９１、２９１、信号端子接続部１５３、２５３、および、基板接続部１９３、２９３が形成される。第１制御端子接続部１９１は、第１パワーモジュール１６０が配置される側の辺に沿って形成される。第１制御端子接続部１９１には、第１パワーモジュール１６０の制御端子１６１が挿入され、はんだ等により電気的に接続される。第２制御端子接続部２９１は、第２パワーモジュール２６０が配置される側の辺に沿って形成される。第２制御端子接続部２９１には、第２パワーモジュール２６０の制御端子２６１が挿入され、はんだ等により電気的に接続される。

信号端子接続部１５３、２５３は、制御基板３１の短辺側に、制御基板３１の中心に対して対称に形成される。基板接続部１９３、２９３は、制御基板３１の中心に対して対称に、角部に比較的近い箇所に形成される。

スリット３１５は、一方の領域に第１系統Ｌ１に係る第１制御端子接続部１９１、第１信号端子接続部１５３および第１基板接続部１９３が含まれ、他方の領域に第２系統Ｌ２に係る第２制御端子接続部２９１、第２信号端子接続部２５３および第２基板接続部２９３が含まれるように、制御基板３１を電気的に２つに分離する。系統間グランド接続コンデンサ４１１は、スリット３１５を跨いで実装され、第１系統グランドＧ１と第２系統グランドＧ２とを接続する。

基板接続部１９３、２９３の外縁には、ハウジング接続パターン１９４、２９４が形成される。ハウジング接続パターン１９４、２９４は、円環部からコンデンサ接続部が制御基板３１の中心方向に突出した形状に、表面レジスト層から露出する。ハウジング接続パターン１９４、２９４は、ボルト３１９（図１０参照。）により、ヒートシンク６３と電気的に接続される。すなわち、ハウジング接続パターン１９４、２９４は、ハウジング８３０と同電位である。また、ハウジング接続パターン１９４、２９４の外縁には、全周に亘ってスリットが形成されており、制御基板３１において、他の配線パターンとは接続されていない、いわゆる「浮き島」の状態となっている。

第１機電接続コンデンサ１４３は、制御基板３１に実装され、第１系統Ｌ１のグランドパターンと、ハウジング接続パターン１９４とを接続する。第２機電接続コンデンサ２４３は、制御基板３１に実装され、第２系統Ｌ２のグランドパターンと、ハウジング接続パターン２９４とを接続する。

図１２に示すように、パワー基板３２には、パワー端子接続部１９２、２９２、電源端子接続部１５１、２５１、グランド端子接続部１５２、２５２、および、基板接続部１９５、２９５が形成される。第１パワー端子接続部１９２は、第１パワーモジュール１６０が配置される側の辺に沿って形成される。第１パワー端子接続部１９２には、第１パワーモジュール１６０のパワー端子１６２が挿入され、はんだ等により電気的に接続される。第２パワー端子接続部２９２は、第２パワーモジュール２６０が配置される側の辺に沿って形成される。第２パワー端子接続部２９２には、第２パワーモジュール２６０のパワー端子２６２が挿入され、はんだ等により電気的に接続される。

第１電源端子接続部１５１および第１グランド端子接続部１５２は、パワー基板３２の短辺側に横並びに配置される。第２電源端子接続部２５１および第２グランド端子接続部２５２は、パワー基板３２の短辺側に横並びに配置される。端子接続部１５１、１５２と、端子接続部２５１、２５２とは、パワー基板３２の中心に対して対称に配置される。基板接続部１９５、２９５は、パワー基板３２の中心に対して対称に、角部に比較的近い箇所に形成される。

スリット３２５は、一方の領域に第１系統Ｌ１に係る第１パワー端子接続部１９２、第１電源端子接続部１５１、第１グランド端子接続部１５２および第１基板接続部１９５が含まれ、他方の領域に第２系統Ｌ２に係る第２パワー端子接続部２９２、第２電源端子接続部２５１、第２グランド端子接続部２５２および第２基板接続部２９５が含まれるように、パワー基板３２を電気的に２つに分離する。系統間グランド接続コンデンサ４１２は、スリット３２５を跨いで実装され、第１系統グランドＧ１と第２系統グランドＧ２とを接続する。

基板接続部１９５、２９５の外縁には、ハウジング接続パターン１９６、２９６が形成される。ハウジング接続パターン１９６、２９６は、円環部からコンデンサ接続部が制御基板３１の中心方向に突出した形状に、表面レジスト層から露出する。ハウジング接続パターン１９６、２９６は、ボルト３２９により、ヒートシンク６３と電気的に接続される。すなわち、ハウジング接続パターン１９６、２９６は、ハウジング８３０と同電位である。また、ハウジング接続パターン１９６、２９６の外縁には、全周に亘ってスリットが形成されており、パワー基板３２において、他の配線パターンとは接続されていない、いわゆる「浮き島」の状態となっている。

第１機電接続コンデンサ１４４は、パワー基板３２に実装され、第１系統Ｌ１のグランドパターンと、ハウジング接続パターン１９６とを接続する。第２機電接続コンデンサ２４４は、パワー基板３２に実装され、第２系統Ｌ２のグランドパターンと、ハウジング接続パターン２９６とを接続する。

第１インバータ１２０で発生したノイズは、モータ端子１６３、２６３、リード線１８５、２８５およびモータ巻線１８０を経由して、ハウジング８３０に伝搬する。ここで、ハウジング８３０等を経由して第２系統Ｌ２側に伝搬したノイズは、機電接続部材であるボルト３１９、３２９、機電接続コンデンサ２４３、２４４、基板３１、３２の配線パターンおよび系統間グランド接続コンデンサ４１１、４１２を経由して、基板３１、３２上にてノイズ源の第１系統Ｌ１に帰還する。これにより、モータ８０にて他系統に伝搬したノイズは、系統間グランド接続コンデンサ４１を経由して、自系統のノイズ源に帰還する。

本実施形態では、複数のインバータ１２０、２２０は、系統ごとにモジュール化されたパワーモジュール１６０、２６０により構成され、ハウジング８３０と同電位のヒートシンク６３に放熱可能に設けられている。制御基板３１およびパワー基板３２は、パワーモジュール１６０、２６０およびヒートシンク６３を挟んで両側に設けられる。機電接続コンデンサ１４３、１４４、２４３、２４４は、ハウジング接続パターン１９４、１９６、２９４、２９６とヒートシンク６３とを電気的に接続する。

ヒートシンク６３はハウジング８３０と接続されており、同電位であるので、ハウジング接続パターン１９４、１９６、２９４、２９６とヒートシンク６３とを電気的に接続することで、モータ８０側に伝搬したノイズをＥＣＵ１０側に帰還させる経路を形成することができる。特に本実施形態では、基板３１、３２とヒートシンク６３とが、ハウジング接続パターン１９４、１９６、２９４、２９６にて面接触しているので、低インピーダンスの経路にてノイズをＥＣＵ１０側に帰還させることができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

なお、第１実施形態のように、インバータ１２０、２２０を構成するスイッチング素子１２１～１２６、２２１～２２６が表面実装されている場合に限らず、本実施形態のように、縦配置されたパワーモジュール１６０、２６０が基板３１、３２に接続されている場合も、「駆動回路部が基板に実装されている」という概念に含まれるものとする。

（他の実施形態）
上記実施形態では、系統間グランド接続コンデンサおよび機電接続コンデンサが実装される。他の実施形態では、系統間グランド接続コンデンサおよび機電接続コンデンサの一方を省略してもよい。系統間グランド接続コンデンサおよび機電接続コンデンサの数や実装箇所は、上記実施形態とは異なっていてもよく、ノイズ性能や他の電子部品の配置等に応じ、適宜設定可能である。例えば第１実施形態では、系統間グランド接続コンデンサおよび機電接続コンデンサは、カバー面側に実装されているが、少なくとも一部をモータ面側に実装してもよいし、両面に実装してもよい。また、上記実施形態では、基板に系統間を分離するスリットが形成されている。他の実施形態では、基板にスリットが形成されていなくてもよい。

上記実施形態では、電源コネクタと制御コネクタとが一体となっているが、電源コネクタと制御コネクタとを分けてもよい。上記実施形態では、電源およびグランドが、系統毎に別途に設けられている。他の実施形態では、電源およびグランドを、複数の系統で共用してもよい。同様に、マイコンや統合ＩＣ等の構成を、複数の系統で共用してもよい。

上記実施形態では、駆動装置は、巻線組および駆動回路部が２つずつ設けられており、２系統にて構成される。他の実施形態では、系統数は３以上であってもよい。上記実施形態では、インバータが駆動回路部に対応するものとして説明した。他の実施形態では、ノイズ発生源がマイコンや統合ＩＣであれば、マイコンや統合ＩＣを「駆動回路部」と見なしてもよい。

上記実施形態では、モータは三相ブラシレスモータである。他の実施形態では、モータ部は、三相ブラシレスモータに限らず、どのようなモータであってもよい。また、モータ部は、モータ（電動機）に限らず、発電機であってもよいし、電動機および発電機の機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであってもよい。

上記実施形態では、駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、駆動装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・駆動装置
８・・・電動パワーステアリング装置
３０、３１、３２・・・基板
８０・・・モータ
１２０、２２０・・・インバータ（駆動回路部）
１８０、２８０・・・モータ巻線（巻線組）
４１、４１１、４１２・・・系統間グランド接続コンデンサ
１４２～１４４、２４２～２４４・・・機電接続コンデンサ
８３０・・・ハウジング

Claims

複数の巻線組（１８０、２８０）が共通のハウジング（８３０）に設けられるモータ（８０）と、
前記巻線組ごとに設けられる複数の駆動回路部（１２０、２２０）が実装される基板（３０、３１、３２）と、
前記基板に実装され、前記基板のグランドパターンと、前記ハウジングとを電気的に接続する機電接続コンデンサ（１４２～１４４、２４２～２４４）と、
を備え、
前記基板において、前記ハウジングと電気的に接続されるハウジング接続パターン（１５６、１５７、２５６、２５７）は、前記基板の他の配線パターンとは切り離されており、前記機電接続コンデンサは、前記ハウジング接続パターンと、前記基板のグランドパターンとを接続し、
前記ハウジング接続パターンは、前記ハウジングと直接的に面接触している駆動装置。
複数の前記駆動回路部は、前記ハウジングの軸方向の一方の端部に固定される１枚の前記基板（３０）に実装される請求項１に記載の駆動装置。
複数の巻線組（１８０、２８０）が共通のハウジング（８３０）に設けられるモータ（８０）と、
前記巻線組ごとに設けられる複数の駆動回路部（１２０、２２０）が実装される基板（３０、３１、３２）と、
前記基板に実装され、前記基板のグランドパターンと、前記ハウジングとを電気的に接続する機電接続コンデンサ（１４２～１４４、２４２～２４４）と、
を備え、
前記基板において、前記ハウジングと電気的に接続されるハウジング接続パターン（１９４、１９６、２９４、２９６）は、前記基板の他の配線パターンとは切り離されており、前記機電接続コンデンサは、前記ハウジング接続パターンと、前記基板のグランドパターンとを接続し、
前記ハウジング接続パターンは、前記ハウジングと同電位であるヒートシンク（６３）と直接的に面接触している駆動装置。
複数の前記駆動回路部は、前記駆動回路部ごとにモジュール化されたパワーモジュール（１６０、２６０）により構成され、前記ヒートシンクに放熱可能に設けられており、
前記基板（３１、３２）は、前記パワーモジュールおよび前記ヒートシンクを挟んで両側に設けられる請求項３に記載の駆動装置。
前記ハウジング接続パターンは、表面レジスト層から露出しており、環状部分から前記基板の内側に向いて突出するコンデンサ接続部が設けられている請求項１～４のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記駆動回路部は、それぞれ別途の電源およびグランドに接続されており、それぞれの前記巻線組に対応する前記駆動回路部、電源およびグランドの組み合わせを系統としたとき、
前記基板に実装され、系統ごとのグランドを電気的に接続する系統間グランド接続コンデンサ（４１、４１１、４１２）をさらに備える請求項１～５のいずれか一項に記載の駆動装置。
請求項１～６のいずれか一項に記載の駆動装置（１）と、
前記モータの駆動を伝達する動力伝達部材（８９）と、
を備え、
前記モータは、車両（９９）の操舵に要するトルクを出力する電動パワーステアリング装置。