電動パワーステアリング装置
【課題】制御ユニット装着面の平面加工処理を必要最小限として加工費を低減するとともに、減速ギヤボックスに制御ユニットを装着した後に、放熱グリースが塗布されているか否かを容易に確認する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】操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトに連結された減速機構を内装する減速ギヤボックス４に、電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面２０ａが形成され、該制御ユニット装着面２０ａは、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面２０ｃと、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面２０ｄとで構成されている。
【解決手段】操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトに連結された減速機構を内装する減速ギヤボックス４に、電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面２０ａが形成され、該制御ユニット装着面２０ａは、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面２０ｃと、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面２０ｄとで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、例えばハンドルに対して補助するトルクに応じて電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子、前記電流のリップルを吸収するコンデンサを含む大電流部品から構成されたパワー本体と、前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記半導体スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータを含む複数の小電流部品から構成された制御本体と、絶縁層及び配線パターンを形成する導体層が複数層積層されているとともに、スルーホールが形成され、前記パワー本体及び前記制御本体を搭載した回路基板と、この回路基板を収納しているとともに、高熱伝導率の金属材料で構成された方形枠状のヒートシンクとを備え、前記大電流部品、前記小電流部品は、前記回路基板の両面に搭載され、前記導体層、前記スルーホールを通じて電気的に接続され、前記ヒートシンクが電動モータの外周面に形成されたブラケットに装着された構成を有する電動式パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電動モータで発生する操舵補助力を減速ギヤボックス内の減速機構を介してステアリングシャフトに伝達し、減速ギヤボックスに電動モータを制御する制御ユニットが装着され、この制御ユニットは電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板と、指令値演算部からの駆動指令値に基づいて電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュールを実装したパワーモジュール基板とを少なくとも含み、前記パワーモジュールが高熱伝導板部を介して減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、高熱伝導板部と制御ユニット装着面との間に放熱グリースが塗布された構成を有する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２３７７９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２７６７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、複数の半導体スイッチング素子、前記電流のリップルを吸収するコンデンサを含む大電流部品から構成されたパワー本体と小電流部品から構成された制御本体とを回路基板の両面に搭載し、パワー本体が熱伝導性絶縁シートを介してヒートシンクに接触されているが、ヒートシンク自体は全体が電動モータのブラケットに固定されているものではなく、ヒートシンクの一部が電動モータのブラケットに固定されているだけであるので、大きな放熱効果を期待することはできず、ヒートシンクの大型化という未解決の課題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、熱容量の大きい減速ギヤボックスに制御ユニットを装着する制御ユニット装着面を形成し、この制御ユニット装着面に放熱グリースを塗布し、その上に高熱伝導板部を介してパワーモジュールを装着するので、十分な放熱効果を得ることができるものであるが、より高い放熱効果を得るためには、制御ユニット装着面を平面加工処理して表面を平坦化する必要があり、制御ユニット装着面が広いことから加工費が嵩むとともに、制御ユニットを装着した状態で、放熱グリースが塗布されているか否かの確認を行うことができないという未解決の課題がある。
【０００６】
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、制御ユニット装着面の平面加工処理を必要最小限として加工費を低減するとともに、減速ギヤボックスに制御ユニットを装着した後に、放熱グリースが塗布されているか否かを容易に確認する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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボックスに、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が形成され、該制御ユニット装着面は、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面と、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面とで構成されている。
【０００８】
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御ユニットは、少なくとも前記電動モータを駆動するパワー素子を実装したパワー基板と、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板とを備え、前記前記グリース塗布面は、前記パワー基板の装着位置に当該パワー基板と対向して形成されている。
さらに、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面に放熱グリースを塗布した状態で、前記パワー基板が放熱プレートを介して装着されている。
【０００９】
さらにまた、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面に塗布する放熱グリースの塗布量を、放熱グリースをグリース塗布面に定量塗布した状態で、前記放熱プレートを固定部材で固定した際に、前記放熱グリースが圧延されて外周面に溢れ出る量に選定されている。
なおさらに、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記放熱グリースの前記グリース塗布面への塗布をディスペンサ装置で定量塗布することにより行う。
【００１０】
また、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面における前記放熱グリースの圧延による侵入を拒む部位と前記放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成した構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が、平面加工処理されたグリース塗布面と、このグリース塗布面の周囲に形成されたグリース塗布面の高さより一段低い外周面とで構成されているので、グリース塗布面を熱電動に必要最小限の面積とすることにより、制御ユニット装着面の全面を平面加工処理する場合に比較して加工費を低減することができるという効果が得られる。ここで、グリース塗布面の面積は制御ユニットを構成する発熱を伴うパワー基板の面積を包含できる最小限の面積に設定する事が好ましい。
【００１２】
また、グリース塗布面の外側に一段下がった外周面が形成されているので、グリース塗布面に塗布するグリース量をグリース塗布の全面に行き渡るより多めに設定することにより、放熱グリースを外周面に溢れださせて制御ユニットの装着後に放熱グリースが塗布されているか否かを視認することが可能となるという効果が得られる。
さらに、グリース塗布面におけるグリースの圧延による侵入を拒む部位と放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成することにより、圧延されてくる放熱グリースをグリース溜め溝に回収して放熱グリースがその侵入を拒む部位侵入することを阻止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を右ハンドル車に適用した場合の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を左方向から示した斜視図、図２は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す斜視図、図３は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す正面図、図４は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す右側面図、図５は制御ユニットを装着した状態の減速ギヤボックスを示す正面図、図６は減速ギヤボックス位置における要部を拡大して示す断面図、図７は電動モータを示す斜視図、図８は制御ユニットの分解斜視図、図９は電動モータ及び制御ユニットを装着した減速ギヤボックスを示す斜視図、図１０は電動パワーステアリング装置の一実施形態を車両前方側から示した斜視図である。
【００１４】
図１において、コラム型の電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示せず）に連結されたステアリングシャフト２を回転自在に内装するステアリングコラム３を有する。このステアリングコラム３に、減速ギヤボックス４が連結され、この減速ギヤボックス４に、軸方向がステアリングコラム３の軸方向と直交する左方向に延長された電動モータ５が配設されている。
【００１５】
ステアリングコラム３は、内管３ａ及び外管３ｂの２重管構造となっている。そして、ステアリングコラム３の外管３ｂ及び減速ギヤボックス４が、アッパ取付ブラケット６及びロア取付ブラケット７によって車体側に取付けられている。ロア取付ブラケット７は、車体側部材（不図示）に取付けられる取付板部７ａと、この取付板部７ａの下面から左右方向に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部７ｂとで形成されている。そして、支持板部７ｂの下端が、図６に示すように減速ギヤボックス４の車両前方側に設けられたボックスカバー４ｂに一体形成された支持部４ｃに枢軸７ｃを介して回動自在に連結されている。
【００１６】
アッパ取付ブラケット６は、車体側部材（不図示）に取付けられる取付板部６ａと、この取付板部６ａの下端に固定されて左右（車幅）方向に離間している１対の支持板部６ｂと、これら一対の支持板部６ｂに形成されたステアリングコラム３の外管３ｂを支持するチルト機構６ｃとを備えている。そして、チルト機構６ｃのチルトレバー６ｇを回動させ、外管３ｂの支持状態を解除することにより、ステアリングコラム３をロア取付ブラケット７の枢軸７ｃを中心として上下にチルト位置調整可能とされている。
【００１７】
ステアリングシャフト２は、図６に示すように、上端がステアリングホイール（図示せず）に連結される入力軸２ａと、この入力軸２ａの下端にトーションバー２ｂを介して連結されたトーションバー２ｂを覆う出力軸２ｃとで構成されている。
減速ギヤボックス４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。
【００１８】
この減速ギヤボックス４は、図２〜図４に示すように、図７に示す電動モータ５の出力軸５ａに連接されたウォーム１１を収納するウォーム収納部１２と、このウォーム収納部１２の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォーム１１に噛合するウォームホイール１３を収納するウォームホイール収納部１４と、このウォームホイール収納部１４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１５を収納するトルクセンサ収納部１６と、ウォーム収納部１２の開放端面に形成された電動モータ５を取付けるモータ取付部１７と、トルクセンサ収納部１６の車両後端に形成された筒状のコラム取付部１８と、ウォーム収納部１２とウォームホイール収納部１４の一部に跨がって形成された制御ユニット１９を装着する制御ユニット装着部２０とを備えている。
【００１９】
そして、ウォームホイール収納部１４の車両前方側に形成された開口部がボックスカバー４ｂによって閉塞されている。このボックスカバー４ｂ及びウォームホイール収納部１４に、ステアリングシャフト２の出力軸２ｃ及びこの出力軸２ｃに嵌合されたウォームホイール１３が転がり軸受４ｄ及び１４ａ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４のコラム取付部１８に、ステアリングコラム３の車両前端部が外嵌されて連結されている。
【００２０】
ここで、トルクセンサ１５は、図６に示すように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａ及び出力軸２ｃ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１５ａ及び１５ｂで検出するように構成され、これら一対の検出コイル１５ａ，１５ｂの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム３の中心軸と直交する上方に突出する外部接続端子１５ｃ，１５ｄ及び１５ｅ，１５ｆが接続されている。
【００２１】
外部接続端子１５ｃ〜１５ｆには、図６に示すように、後述する制御ユニット１９の制御基板２５に接続されている。
一方、電動モータ５は、図７に示すように、その取付フランジ５ｂに近い位置における制御ユニット装着部２０に装着された制御ユニット１９に近接対向する位置に電力受給接続部としての接続端子５ｃ，５ｄが形成されている。
【００２２】
減速ギヤボックス４に形成された制御ユニット装着部２０は、図２〜図４に示すように、ウォーム収納部１２とその下側のウォームホイール収納部１４の上部側とで車体後方側を向いて形成されている取付面２０ａと、この取付面２０ａ及びトルクセンサ収納部１６の上面に形成した取付面２０ａに対して直交し、水平方向に延在する矩形状のユニット載置面２０ｂとで図４で見てＬ字状に形成されている。
【００２３】
取付面２０ａは、図３及び図４で特に明らかなように、中央部に後述する制御ユニット１９のパワー基板２３を装着する位置に、表面粗さが細かく平坦度が高い平面加工処理された長方形のグリース塗布面２０ｃが形成され、このグリース塗布面２０ｃの左右位置に連接してグリース塗布面２０ｃより一段低く（例えば１ｍｍ程度）ダイキャスト成形時の粗い表面粗さの外周面としての外周取付面２０ｄが形成され、さらにグリース塗布面２０ｃの上面側に切欠部でなるグリース視認部２０ｅが形成されている。
【００２４】
ここで、取付面２０ａのグリース塗布面２０ｃにおけるユニット載置面２０ｂ側端部の左右方向の中央部には、図３に示すように、円弧状のグリースの侵入を防ぐグリース留め溝２０ｆが形成され、このグリース留め溝２０ｆの下側に、トルクセンサ１５を収納しているトルクセンサ収納部１６の内部空間に連通する開口部２０ｇが形成されている。この開口部２０ｆを通過してトルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆがユニット載置面２０ｂの上方に突出して配設されている。
【００２５】
そして、後述するように、制御ユニット装着部２０に制御ユニット１９を装着する際に、グリース塗布面２０ｃにおける略中央位置の１ポイントに、図３で一点鎖線図示のように、ディスペンサ装置を使用して熱伝導グリース２０ｈを定量塗布する。このときの、熱伝導グリースの塗布量は、塗布した熱伝導グリース２０ｇに制御ユニット１９の放熱プレート２１の底面を当接させて放熱プレート２１を外周取付面２０ｄにねじ留めしたときの圧接力で熱伝導グリース２０ｇが圧延されてグリース塗布面２０ｃの全面に拡がり、その一部が外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅに溢れる出す程度の量に設定されている。
【００２６】
また、モータ取付部１７の車体後端面にも、平坦取付面２０ａと平行でこの平坦取付面２０ａより車体後方側の位置に幅狭のフレーム取付面２０ｉが形成されている。
制御ユニット装着部２０に装着される制御ユニット１９は、図８に示すように、熱伝動率の高い金属製の放熱プレート２１と、パワー基板２３と、合成樹脂製フレーム２４と、制御基板２５と、ユニットカバー２６とを備えている。
【００２７】
放熱プレート２１は、制御ユニット装着部２０の平坦取付面２０ａに放熱グリースを介して直接固定される。パワー基板２３は、放熱プレート２１上に例えばネジ止めによって固定されている。このパワー基板２３は、電動モータ５を駆動制御する電界効果トランジスタ等のパワースイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路やこのＨブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等のディスクリート部品２３ａが実装される。合成樹脂製フレーム２４は長方形枠上に形成されてパワー基板２３を囲繞する。
【００２８】
制御基板２５は、合成樹脂製フレーム２４の正面に取付けられ、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆが挿通されるスルーホール２５ａ〜２５ｄが穿設され、トルクセンサ１５からのトルク検出値や図示しない車速センサからの車速検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ５に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板２３のパルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ５で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）やその周辺機器等のディスクリート部品２５ｅが実装されている。
【００２９】
ユニットカバー２６は、パワー基板２３、合成樹脂製フレーム２４及び制御基板２５を覆うように下端を開放した箱状に形成されている。
合成樹脂製フレーム２４は、長方形枠状のフレーム本体２４ａと、このフレーム本体２４ａの左端に形成され、減速ギヤボックス４のフレーム取付面２０ｉに固定される取付板部２４ｂと、この取付板部２４ｂ上に固定され電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄに電気的に接続する電力送給接続部としての端子台２４ｃと、フレーム本体２４ａの右端に固定された雌型コネクタ４５とを備えている。雌型コネクタ４５は、バッテリ（図示せず）に電源用雄型コネクタ（図示せず）を介して接続される電源コネクタ４５ａと、車体の各部の制御機器とのデータの授受を行うＣＡＮなどのネットワークに接続する信号コネクタ４５ｂとを備えている。パワー基板２３及び制御基板２５は、接続端子２３ｂを介して接続されている。
【００３０】
そして、上記構成を有する制御ユニット１９は、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に装着され、図９に示すように、合成樹脂製フレーム２４の取付板部２４ｂに固定されている端子台２４ｃと、電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄとが電気的に接続される。
また、電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄと端子台２４ｃとの固定部でなる電気的接続部が図１に示すように合成樹脂材で一体成形された端子カバー２７で覆われている。
【００３１】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、電動パワーステアリング装置１を組み立てるには、減速ギヤボックス４のトルクセンサ収納部１６内に、トルクセンサ１５をその外部接続端子１５ｃ〜１５ｆの先端が第１及び第２の平坦取付面２０ａ及び２０ｂの境界部に形成された開口２０ｃを通じて、ユニット載置面２０ｂと平行に車両後方に延長するように固定配置する。
【００３２】
次いで、減速ギヤボックス４のウォーム収納部１２にウォーム軸１１を回転自在に支持すると共に、ボックスカバー４ｂ及びウォームホイール収納部１４で、転がり軸受４ｄ及び１４ａによってステアリングシャフト２の入力軸２ａをトーションバー２ｂを介して連結した出力軸２ｃ及びウォームホイール１３を回転自在に支持する。
次いで、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に制御ユニット１９を装着する。この場合、制御ユニット１９は、予め放熱プレート２１、パワー基板２３、樹脂フレーム２４、制御基板２５及びユニットカバー２６を組付けた状態としておく。この制御ユニット１９の装着は、先ず、取付面２０ａのグリース塗布面２０ｃに、図３で一点鎖線図示のように、中央やや左寄り位置の１ポイントにディスペンサ装置を使用して熱伝導グリース２０ｈを円形に定量塗布する。
【００３３】
このときの、熱伝導グリース２０ｈの塗布量が、後述するように、放熱プレート２１を外周取付部２０ｄにねじ留めによって固定したときに、その底面によって圧延されてグリース塗布面２０ｃの全面に拡がり、その一部が外周側の外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅに溢れる程度の量に設定されている。
その後、組付けられた制御ユニット１９の放熱プレート２１をグリース塗布面２０ｃ及び外周取付面２０ｄ上の所定位置に載置し、ユニットカバー２６を外周取付面２０ｄにねじによって放熱プレート２１と共締めすることにより、制御ユニット１９の装着を完了する。
【００３４】
このように制御ユニット１９を外周取付面２０ｄにねじ留めによって固定すると、放熱プレート２１のねじ留め時の軸力で、放熱プレート２１の底面がグリース塗布面２０ｃに圧接し、この圧接力で熱伝導グリース２０ｈがグリース塗布面２０ｃの全面に圧延され、その一部が左右の一段低い外周取付面２０ｄ及び上方のグリース視認部２０ｅに溢れ出す。このとき、グリース塗布面２０ｃの下面側に形成された熱伝導グリース２０ｈの侵入を拒む部位となるトルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを突出させた開口部２０ｇ側にも熱伝導グリース２０ｈが圧延されるが、開口部２０ｇの上方側に円弧状のグリース留め溝２０ｆが形成されているので、このグリース留め溝２０ｆに圧延された熱伝導グリース２０ｈが溜められることになり、開口部２０ｇへの熱伝導グリース２０ｈの侵入が阻止される。
【００３５】
このように、放熱プレート２１の外周取付面２１ｄへのねじ留めによって、グリース塗布面２０ｃから熱伝導グリース２０ｈが左右の外周取付面２０ｄ及び上側のグリース視認部２０ｅに溢れ出すので、制御ユニット装着部２０への制御ユニット１９の装着後に、例えば図１０に示すように、車両前方側からグリース視認部２０ｅへ溢れ出している熱伝導グリース２０ｈを視認することにより、グリース塗布面２０ｃへ熱伝導グリース２０ｈが塗布されているか否かを容易に把握することができ、熱伝導グリース２０ｈの塗布漏れを確実に防止することができる。しかも、グリース視認部２０ｅは上方に位置するので、溢れた熱伝導グリース２０ｈが滴下することを防止することができる。
【００３６】
さらに、外周取付面２０ｄがグリース塗布面２０ｃより一段低く形成されているので、放熱プレート２１を外周取付面２０ｄにねじ留めしたときに、放熱プレート２１の底面が確実にグリース塗布面２０ｃに接触することになり、熱伝導グリース２０ｈの圧延を良好に行なうことができる。
また、熱伝導グリース２０ｈを塗布するグリース塗布面２０ｃが発熱を伴うパワー素子等を実装したパワー基板２３を装着する位置に対向して形成され、その表面が高精度で平面加工処理されているので、放熱プレート２１の圧接時に熱伝導グリース２０ｈの圧延が良好に行なわれて、熱伝導グリース２０ｈの塗布膜厚を均一化することができ、良好な放熱効果を発揮することができる。しかも、平面加工処理されたグリース塗布面２０ｃがパワー基板２３に相当する必要最小限の面積とされているので、制御ユニット装着面２０ａ全体を平面加工処理する場合に比較して加工費を低減できるとともに、加工時間を短縮することができる。
【００３７】
このように、制御ユニット１９を構成する発熱を伴うパワー基板２３がアルミニウム、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つで形成された減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０における取付面２０ａにおけるグリース塗布面２０ｃに放熱プレート２１及び放熱グリースを介して直接接触されるので、パワー基板２３の発熱を熱容量の大きいヒートマスとなる減速ギヤボックス４に放散することができ、パワー基板２３が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【００３８】
次いで、減速ギヤボックス４のモータ装着部１７に電動モータ５を装着する。この電動モータ５の装着は、先ず、電動モータ５の出力軸５ａと減速ギヤボックス４のウォーム収納部１２に収納されたウォーム１１を取付けたウォーム軸（図示せず）とを両者の端面を当接させた状態で電動モータ５を円周方向に回転させながら浅くスプライン結合又はセレーション結合する。この浅いスプライン結合又はセレーション結合が完了すると、再度電動モータ５を円周方向に回転させて取付フランジ５ｂをモータ装着部１７のフランジ部１７ａに対向させると共に、接続端子５ｃ及び５ｄを制御ユニット１９の合成樹脂フレーム２４に形成された端子台２４ｃに対向させた状態で、電動モータ５を減速ギヤボックス４に押し込んでインロー結合させる。
【００３９】
この状態となると、接続端子５ｃ及び５ｄが端子台２４ｃに面接触するので、この状態でネジ回し等の工具で接続端子５ｃ及び５ｄと端子台２４ｃとをねじ止め固定する。そして、接続端子５ｃ及び５ｄと端子台２４ｃとの固定が完了すると、端子台２４ｃ及び接続端子５ｃ及び５ｄの電気的接続部を覆うように端子カバー２７を端子台２４ｃに装着する。
【００４０】
なお、電動モータ５の装着時に、接続端子５ｃ及び５ｄが軸方向と直交する方向に突出しているので、電動モータ５全体を回動させる際に、接続端子５ｃ及び５ｄが端子台２４ｃに干渉することを確実に阻止することができる。
また、接続端子５ｃ及び５ｄを端子台２４ｃに面接触させて最短距離で強固に取付けることができるので、接続端子５ｃ，５ｄ及び端子台２４ｃ間をモータハーネスを介することなく電気的に直接接続することができると共に、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆと制御基板２５のスルーホール２５ａ〜２５ｄとをセンサハーネスを介することなく電気的に直接接続することができる。このため、制御ユニット１９と電動モータ５及びトルクセンサ１５との間の電気的接続長さを最小として、配線抵抗を最小とすることができ、電力損失を抑制することができると共に、電気ノイズが乗ることも低減することができる。
【００４１】
また、電動モータ５及び制御ユニット１９間にモータハーネスを設ける必要がないので、モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減させることができる。
さらに、減速ボックス４のトルクセンサ収納部１６の上部に制御ユニット１９を配置することにより、減速ギヤボックス４全体の軸方向長さを短縮して小型化を図ることができる。
【００４２】
この状態で、アッパ取付ブラケット６及びロア取付ブラケット７を車体側部材に取付けてから制御ユニット１９における合成樹脂フレーム２４に形成された電源コネクタ４５ａ及び信号コネクタ４５ｂに夫々バッテリ及びアースポイントに接続された外部接続コネクタ並びにＣＡＮなどのネットワークの接続コネクタを装着することにより、電動パワーステアリング装置１の組付けを完了する。
【００４３】
このように電動パワーステアリング装置１の組付けを完了すると、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態としてパワー基板２３及び制御基板２５にバッテリから電力を供給すると、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ１５及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値をパワー基板２３のゲート駆動回路に供給してＨブリッジ回路を制御することにより、電動モータ５にモータ駆動電流が流れて電動モータ５を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。
【００４４】
このため、電動モータ５からステアリングホイールの操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム１１及びウォームホイール１３を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｃに伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵力で操舵することができる。
なお、上記実施形態においては、グリース塗布面２０ｃの１ポイントに熱伝導グリース２０ｈを定量塗布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、２ポイント以上の複数ポイントに熱伝導グリース２０ｈを塗布するようにしてもよく、塗布した熱伝導グリースを塗り広げるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、熱伝導グリース２０ｈが外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅの双方に溢れ出すように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、少なくともグリース視認部２０ｅに溢れ出るようにすればよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、グリース視認部２０ｅを切欠部で構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、外周取付部２０ｄと同一の段差としてもよく、要は溢れ出る熱伝導グリース２０ｈを外部から視認できればよいものである。
さらに、上記実施形態においては、電動モータ５としてブラシ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、ブラシレスモータを適用するようにしてもよく、この場合には、ブラシレスモータに駆動交流の相数に応じた電力受給側端子を突出形成し、端子台２４ｃにも交流相数に応じた電力送給側端子を形成し、さらにパワー基板２３にブラシレスモータを駆動する例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有するインバータ回路及びインバータ回路の電界効果トランジスタ等のスイッチング素子のゲートをパルス幅変調信号で駆動するゲート駆動回路を実装すればよい。この場合、ブラシレスモータの回転位置を検出するレゾルバ等の回転位置検出部をブラシレスモータに内蔵する場合には、これら回転位置検出部の信号接続部も端子カバーで覆うようにしてもよい。
【００４６】
さらにまた、上記実施形態においては、本発明を右ハンドル車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、左ハンドル車に適用する場合には、減速ギヤボックス４、電動モータ５及び制御ユニット１９の配置をステアリングコラム３の中心軸を通る垂直面を挟んで面対称に即ち制御ユニット１９の右側に電動モータ５を配置し、制御ユニット１９の雌型コネクタ４５及び端子台２４ｃを左側に配置すればよく、さらには電動モータ５を車両外側に、雌型コネクタ４５及び端子台２４ｃを車両内側に配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を右ハンドル車に適用した場合の左方向から示した斜視図である。
【図２】図１の減速ギヤボックスを示す斜視図である。
【図３】制御ユニット装着前の減速ギヤボックスを示す正面図である。
【図４】制御ユニット装着前の減速ギヤボックスを示す右側面図である。
【図５】制御ユニット装着後の減速ギヤボックスを示す正面図である。
【図６】電動パワーステアリング装置を構成する減速ギヤボックスの要部を示す縦断面図である。
【図７】電動モータを示す斜視図である。
【図８】制御ユニットの分解斜視図である。
【図９】電動モータ及び制御ユニットを装着した状態の減速ギヤボックスを示す斜視図である。
【図１０】電動パワーステアリングを車両前方側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…トーションバー、２ｃ…出力軸、３…ステアリングコラム、３ａ…内管、３ｂ…外管、４…減速ギヤボックス、４ｂ…支持部、５…電動モータ、５ｂ…取付フランジ、５ｃ，５ｄ…接続端子、５ｆ…ブラシ支持体、５ｇ，５ｈ…ブラシ、５ｉ，５ｊ…接続端子、６…アッパ取付ブラケット、６ａ…取付板部、６ｂ…支持板部、６ｃ…チルト機構、６ｇ…チルトレバー、７…ロア取付ブラケット、７ａ…取付板部、７ｂ…支持板部、７ｃ…枢軸、１１…ウォーム、１２…ウォーム収納部、１３…ウォームホイール、１４…ウォームホイール収納部、１５…トルクセンサ、１５ａ，１５ｂ…検出コイル、１５ｃ〜１５ｆ…外部接続端子、１６…トルクセンサ収納部、１７…モータ取付部、１８…コラム取付部、１９…制御ユニット、２０…制御ユニット装着部、２０ａ…取付面、２０ｂ…ユニット載置面、２０ｃ…グリース塗布面、２０ｄ…外周取付面、２０ｅ…グリース視認部、２０ｆ…グリース留め溝、２０ｆ…開口部、２０ｈ…熱伝導グリース、２０ｉ…フレーム取付面、２１…放熱プレート、２３…パワー基板、２３ａ…ディスクリート部品、２４…合成樹脂製フレーム、２４ａ…フレーム本体、２４ｂ…取付板部、２４ｃ…端子台、２４ｄ…上端面、２４ｅ…下端面、２４ｆ…係止爪、２５…制御基板、２５ａ〜２５ｄ…スルーホール、２５ｅ…ディスクリート部品、２６…ユニットカバー、２７…端子カバー、４５…雌型コネクタ、４５ａ…電源コネクタ、４５ｂ…信号コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、例えばハンドルに対して補助するトルクに応じて電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子、前記電流のリップルを吸収するコンデンサを含む大電流部品から構成されたパワー本体と、前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記半導体スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータを含む複数の小電流部品から構成された制御本体と、絶縁層及び配線パターンを形成する導体層が複数層積層されているとともに、スルーホールが形成され、前記パワー本体及び前記制御本体を搭載した回路基板と、この回路基板を収納しているとともに、高熱伝導率の金属材料で構成された方形枠状のヒートシンクとを備え、前記大電流部品、前記小電流部品は、前記回路基板の両面に搭載され、前記導体層、前記スルーホールを通じて電気的に接続され、前記ヒートシンクが電動モータの外周面に形成されたブラケットに装着された構成を有する電動式パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電動モータで発生する操舵補助力を減速ギヤボックス内の減速機構を介してステアリングシャフトに伝達し、減速ギヤボックスに電動モータを制御する制御ユニットが装着され、この制御ユニットは電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板と、指令値演算部からの駆動指令値に基づいて電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュールを実装したパワーモジュール基板とを少なくとも含み、前記パワーモジュールが高熱伝導板部を介して減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、高熱伝導板部と制御ユニット装着面との間に放熱グリースが塗布された構成を有する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２３７７９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２７６７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、複数の半導体スイッチング素子、前記電流のリップルを吸収するコンデンサを含む大電流部品から構成されたパワー本体と小電流部品から構成された制御本体とを回路基板の両面に搭載し、パワー本体が熱伝導性絶縁シートを介してヒートシンクに接触されているが、ヒートシンク自体は全体が電動モータのブラケットに固定されているものではなく、ヒートシンクの一部が電動モータのブラケットに固定されているだけであるので、大きな放熱効果を期待することはできず、ヒートシンクの大型化という未解決の課題がある。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、熱容量の大きい減速ギヤボックスに制御ユニットを装着する制御ユニット装着面を形成し、この制御ユニット装着面に放熱グリースを塗布し、その上に高熱伝導板部を介してパワーモジュールを装着するので、十分な放熱効果を得ることができるものであるが、より高い放熱効果を得るためには、制御ユニット装着面を平面加工処理して表面を平坦化する必要があり、制御ユニット装着面が広いことから加工費が嵩むとともに、制御ユニットを装着した状態で、放熱グリースが塗布されているか否かの確認を行うことができないという未解決の課題がある。
【０００６】
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、制御ユニット装着面の平面加工処理を必要最小限として加工費を低減するとともに、減速ギヤボックスに制御ユニットを装着した後に、放熱グリースが塗布されているか否かを容易に確認する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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボックスに、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が形成され、該制御ユニット装着面は、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面と、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面とで構成されている。
【０００８】
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御ユニットは、少なくとも前記電動モータを駆動するパワー素子を実装したパワー基板と、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板とを備え、前記前記グリース塗布面は、前記パワー基板の装着位置に当該パワー基板と対向して形成されている。
さらに、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面に放熱グリースを塗布した状態で、前記パワー基板が放熱プレートを介して装着されている。
【０００９】
さらにまた、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面に塗布する放熱グリースの塗布量を、放熱グリースをグリース塗布面に定量塗布した状態で、前記放熱プレートを固定部材で固定した際に、前記放熱グリースが圧延されて外周面に溢れ出る量に選定されている。
なおさらに、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記放熱グリースの前記グリース塗布面への塗布をディスペンサ装置で定量塗布することにより行う。
【００１０】
また、本発明のさらに他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記グリース塗布面における前記放熱グリースの圧延による侵入を拒む部位と前記放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成した構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が、平面加工処理されたグリース塗布面と、このグリース塗布面の周囲に形成されたグリース塗布面の高さより一段低い外周面とで構成されているので、グリース塗布面を熱電動に必要最小限の面積とすることにより、制御ユニット装着面の全面を平面加工処理する場合に比較して加工費を低減することができるという効果が得られる。ここで、グリース塗布面の面積は制御ユニットを構成する発熱を伴うパワー基板の面積を包含できる最小限の面積に設定する事が好ましい。
【００１２】
また、グリース塗布面の外側に一段下がった外周面が形成されているので、グリース塗布面に塗布するグリース量をグリース塗布の全面に行き渡るより多めに設定することにより、放熱グリースを外周面に溢れださせて制御ユニットの装着後に放熱グリースが塗布されているか否かを視認することが可能となるという効果が得られる。
さらに、グリース塗布面におけるグリースの圧延による侵入を拒む部位と放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成することにより、圧延されてくる放熱グリースをグリース溜め溝に回収して放熱グリースがその侵入を拒む部位侵入することを阻止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を右ハンドル車に適用した場合の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を左方向から示した斜視図、図２は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す斜視図、図３は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す正面図、図４は制御ユニットを装着していない状態の減速ギヤボックスを示す右側面図、図５は制御ユニットを装着した状態の減速ギヤボックスを示す正面図、図６は減速ギヤボックス位置における要部を拡大して示す断面図、図７は電動モータを示す斜視図、図８は制御ユニットの分解斜視図、図９は電動モータ及び制御ユニットを装着した減速ギヤボックスを示す斜視図、図１０は電動パワーステアリング装置の一実施形態を車両前方側から示した斜視図である。
【００１４】
図１において、コラム型の電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示せず）に連結されたステアリングシャフト２を回転自在に内装するステアリングコラム３を有する。このステアリングコラム３に、減速ギヤボックス４が連結され、この減速ギヤボックス４に、軸方向がステアリングコラム３の軸方向と直交する左方向に延長された電動モータ５が配設されている。
【００１５】
ステアリングコラム３は、内管３ａ及び外管３ｂの２重管構造となっている。そして、ステアリングコラム３の外管３ｂ及び減速ギヤボックス４が、アッパ取付ブラケット６及びロア取付ブラケット７によって車体側に取付けられている。ロア取付ブラケット７は、車体側部材（不図示）に取付けられる取付板部７ａと、この取付板部７ａの下面から左右方向に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部７ｂとで形成されている。そして、支持板部７ｂの下端が、図６に示すように減速ギヤボックス４の車両前方側に設けられたボックスカバー４ｂに一体形成された支持部４ｃに枢軸７ｃを介して回動自在に連結されている。
【００１６】
アッパ取付ブラケット６は、車体側部材（不図示）に取付けられる取付板部６ａと、この取付板部６ａの下端に固定されて左右（車幅）方向に離間している１対の支持板部６ｂと、これら一対の支持板部６ｂに形成されたステアリングコラム３の外管３ｂを支持するチルト機構６ｃとを備えている。そして、チルト機構６ｃのチルトレバー６ｇを回動させ、外管３ｂの支持状態を解除することにより、ステアリングコラム３をロア取付ブラケット７の枢軸７ｃを中心として上下にチルト位置調整可能とされている。
【００１７】
ステアリングシャフト２は、図６に示すように、上端がステアリングホイール（図示せず）に連結される入力軸２ａと、この入力軸２ａの下端にトーションバー２ｂを介して連結されたトーションバー２ｂを覆う出力軸２ｃとで構成されている。
減速ギヤボックス４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。
【００１８】
この減速ギヤボックス４は、図２〜図４に示すように、図７に示す電動モータ５の出力軸５ａに連接されたウォーム１１を収納するウォーム収納部１２と、このウォーム収納部１２の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォーム１１に噛合するウォームホイール１３を収納するウォームホイール収納部１４と、このウォームホイール収納部１４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１５を収納するトルクセンサ収納部１６と、ウォーム収納部１２の開放端面に形成された電動モータ５を取付けるモータ取付部１７と、トルクセンサ収納部１６の車両後端に形成された筒状のコラム取付部１８と、ウォーム収納部１２とウォームホイール収納部１４の一部に跨がって形成された制御ユニット１９を装着する制御ユニット装着部２０とを備えている。
【００１９】
そして、ウォームホイール収納部１４の車両前方側に形成された開口部がボックスカバー４ｂによって閉塞されている。このボックスカバー４ｂ及びウォームホイール収納部１４に、ステアリングシャフト２の出力軸２ｃ及びこの出力軸２ｃに嵌合されたウォームホイール１３が転がり軸受４ｄ及び１４ａ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４のコラム取付部１８に、ステアリングコラム３の車両前端部が外嵌されて連結されている。
【００２０】
ここで、トルクセンサ１５は、図６に示すように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａ及び出力軸２ｃ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１５ａ及び１５ｂで検出するように構成され、これら一対の検出コイル１５ａ，１５ｂの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム３の中心軸と直交する上方に突出する外部接続端子１５ｃ，１５ｄ及び１５ｅ，１５ｆが接続されている。
【００２１】
外部接続端子１５ｃ〜１５ｆには、図６に示すように、後述する制御ユニット１９の制御基板２５に接続されている。
一方、電動モータ５は、図７に示すように、その取付フランジ５ｂに近い位置における制御ユニット装着部２０に装着された制御ユニット１９に近接対向する位置に電力受給接続部としての接続端子５ｃ，５ｄが形成されている。
【００２２】
減速ギヤボックス４に形成された制御ユニット装着部２０は、図２〜図４に示すように、ウォーム収納部１２とその下側のウォームホイール収納部１４の上部側とで車体後方側を向いて形成されている取付面２０ａと、この取付面２０ａ及びトルクセンサ収納部１６の上面に形成した取付面２０ａに対して直交し、水平方向に延在する矩形状のユニット載置面２０ｂとで図４で見てＬ字状に形成されている。
【００２３】
取付面２０ａは、図３及び図４で特に明らかなように、中央部に後述する制御ユニット１９のパワー基板２３を装着する位置に、表面粗さが細かく平坦度が高い平面加工処理された長方形のグリース塗布面２０ｃが形成され、このグリース塗布面２０ｃの左右位置に連接してグリース塗布面２０ｃより一段低く（例えば１ｍｍ程度）ダイキャスト成形時の粗い表面粗さの外周面としての外周取付面２０ｄが形成され、さらにグリース塗布面２０ｃの上面側に切欠部でなるグリース視認部２０ｅが形成されている。
【００２４】
ここで、取付面２０ａのグリース塗布面２０ｃにおけるユニット載置面２０ｂ側端部の左右方向の中央部には、図３に示すように、円弧状のグリースの侵入を防ぐグリース留め溝２０ｆが形成され、このグリース留め溝２０ｆの下側に、トルクセンサ１５を収納しているトルクセンサ収納部１６の内部空間に連通する開口部２０ｇが形成されている。この開口部２０ｆを通過してトルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆがユニット載置面２０ｂの上方に突出して配設されている。
【００２５】
そして、後述するように、制御ユニット装着部２０に制御ユニット１９を装着する際に、グリース塗布面２０ｃにおける略中央位置の１ポイントに、図３で一点鎖線図示のように、ディスペンサ装置を使用して熱伝導グリース２０ｈを定量塗布する。このときの、熱伝導グリースの塗布量は、塗布した熱伝導グリース２０ｇに制御ユニット１９の放熱プレート２１の底面を当接させて放熱プレート２１を外周取付面２０ｄにねじ留めしたときの圧接力で熱伝導グリース２０ｇが圧延されてグリース塗布面２０ｃの全面に拡がり、その一部が外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅに溢れる出す程度の量に設定されている。
【００２６】
また、モータ取付部１７の車体後端面にも、平坦取付面２０ａと平行でこの平坦取付面２０ａより車体後方側の位置に幅狭のフレーム取付面２０ｉが形成されている。
制御ユニット装着部２０に装着される制御ユニット１９は、図８に示すように、熱伝動率の高い金属製の放熱プレート２１と、パワー基板２３と、合成樹脂製フレーム２４と、制御基板２５と、ユニットカバー２６とを備えている。
【００２７】
放熱プレート２１は、制御ユニット装着部２０の平坦取付面２０ａに放熱グリースを介して直接固定される。パワー基板２３は、放熱プレート２１上に例えばネジ止めによって固定されている。このパワー基板２３は、電動モータ５を駆動制御する電界効果トランジスタ等のパワースイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路やこのＨブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等のディスクリート部品２３ａが実装される。合成樹脂製フレーム２４は長方形枠上に形成されてパワー基板２３を囲繞する。
【００２８】
制御基板２５は、合成樹脂製フレーム２４の正面に取付けられ、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆが挿通されるスルーホール２５ａ〜２５ｄが穿設され、トルクセンサ１５からのトルク検出値や図示しない車速センサからの車速検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ５に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板２３のパルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ５で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）やその周辺機器等のディスクリート部品２５ｅが実装されている。
【００２９】
ユニットカバー２６は、パワー基板２３、合成樹脂製フレーム２４及び制御基板２５を覆うように下端を開放した箱状に形成されている。
合成樹脂製フレーム２４は、長方形枠状のフレーム本体２４ａと、このフレーム本体２４ａの左端に形成され、減速ギヤボックス４のフレーム取付面２０ｉに固定される取付板部２４ｂと、この取付板部２４ｂ上に固定され電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄに電気的に接続する電力送給接続部としての端子台２４ｃと、フレーム本体２４ａの右端に固定された雌型コネクタ４５とを備えている。雌型コネクタ４５は、バッテリ（図示せず）に電源用雄型コネクタ（図示せず）を介して接続される電源コネクタ４５ａと、車体の各部の制御機器とのデータの授受を行うＣＡＮなどのネットワークに接続する信号コネクタ４５ｂとを備えている。パワー基板２３及び制御基板２５は、接続端子２３ｂを介して接続されている。
【００３０】
そして、上記構成を有する制御ユニット１９は、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に装着され、図９に示すように、合成樹脂製フレーム２４の取付板部２４ｂに固定されている端子台２４ｃと、電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄとが電気的に接続される。
また、電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄと端子台２４ｃとの固定部でなる電気的接続部が図１に示すように合成樹脂材で一体成形された端子カバー２７で覆われている。
【００３１】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、電動パワーステアリング装置１を組み立てるには、減速ギヤボックス４のトルクセンサ収納部１６内に、トルクセンサ１５をその外部接続端子１５ｃ〜１５ｆの先端が第１及び第２の平坦取付面２０ａ及び２０ｂの境界部に形成された開口２０ｃを通じて、ユニット載置面２０ｂと平行に車両後方に延長するように固定配置する。
【００３２】
次いで、減速ギヤボックス４のウォーム収納部１２にウォーム軸１１を回転自在に支持すると共に、ボックスカバー４ｂ及びウォームホイール収納部１４で、転がり軸受４ｄ及び１４ａによってステアリングシャフト２の入力軸２ａをトーションバー２ｂを介して連結した出力軸２ｃ及びウォームホイール１３を回転自在に支持する。
次いで、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に制御ユニット１９を装着する。この場合、制御ユニット１９は、予め放熱プレート２１、パワー基板２３、樹脂フレーム２４、制御基板２５及びユニットカバー２６を組付けた状態としておく。この制御ユニット１９の装着は、先ず、取付面２０ａのグリース塗布面２０ｃに、図３で一点鎖線図示のように、中央やや左寄り位置の１ポイントにディスペンサ装置を使用して熱伝導グリース２０ｈを円形に定量塗布する。
【００３３】
このときの、熱伝導グリース２０ｈの塗布量が、後述するように、放熱プレート２１を外周取付部２０ｄにねじ留めによって固定したときに、その底面によって圧延されてグリース塗布面２０ｃの全面に拡がり、その一部が外周側の外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅに溢れる程度の量に設定されている。
その後、組付けられた制御ユニット１９の放熱プレート２１をグリース塗布面２０ｃ及び外周取付面２０ｄ上の所定位置に載置し、ユニットカバー２６を外周取付面２０ｄにねじによって放熱プレート２１と共締めすることにより、制御ユニット１９の装着を完了する。
【００３４】
このように制御ユニット１９を外周取付面２０ｄにねじ留めによって固定すると、放熱プレート２１のねじ留め時の軸力で、放熱プレート２１の底面がグリース塗布面２０ｃに圧接し、この圧接力で熱伝導グリース２０ｈがグリース塗布面２０ｃの全面に圧延され、その一部が左右の一段低い外周取付面２０ｄ及び上方のグリース視認部２０ｅに溢れ出す。このとき、グリース塗布面２０ｃの下面側に形成された熱伝導グリース２０ｈの侵入を拒む部位となるトルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを突出させた開口部２０ｇ側にも熱伝導グリース２０ｈが圧延されるが、開口部２０ｇの上方側に円弧状のグリース留め溝２０ｆが形成されているので、このグリース留め溝２０ｆに圧延された熱伝導グリース２０ｈが溜められることになり、開口部２０ｇへの熱伝導グリース２０ｈの侵入が阻止される。
【００３５】
このように、放熱プレート２１の外周取付面２１ｄへのねじ留めによって、グリース塗布面２０ｃから熱伝導グリース２０ｈが左右の外周取付面２０ｄ及び上側のグリース視認部２０ｅに溢れ出すので、制御ユニット装着部２０への制御ユニット１９の装着後に、例えば図１０に示すように、車両前方側からグリース視認部２０ｅへ溢れ出している熱伝導グリース２０ｈを視認することにより、グリース塗布面２０ｃへ熱伝導グリース２０ｈが塗布されているか否かを容易に把握することができ、熱伝導グリース２０ｈの塗布漏れを確実に防止することができる。しかも、グリース視認部２０ｅは上方に位置するので、溢れた熱伝導グリース２０ｈが滴下することを防止することができる。
【００３６】
さらに、外周取付面２０ｄがグリース塗布面２０ｃより一段低く形成されているので、放熱プレート２１を外周取付面２０ｄにねじ留めしたときに、放熱プレート２１の底面が確実にグリース塗布面２０ｃに接触することになり、熱伝導グリース２０ｈの圧延を良好に行なうことができる。
また、熱伝導グリース２０ｈを塗布するグリース塗布面２０ｃが発熱を伴うパワー素子等を実装したパワー基板２３を装着する位置に対向して形成され、その表面が高精度で平面加工処理されているので、放熱プレート２１の圧接時に熱伝導グリース２０ｈの圧延が良好に行なわれて、熱伝導グリース２０ｈの塗布膜厚を均一化することができ、良好な放熱効果を発揮することができる。しかも、平面加工処理されたグリース塗布面２０ｃがパワー基板２３に相当する必要最小限の面積とされているので、制御ユニット装着面２０ａ全体を平面加工処理する場合に比較して加工費を低減できるとともに、加工時間を短縮することができる。
【００３７】
このように、制御ユニット１９を構成する発熱を伴うパワー基板２３がアルミニウム、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つで形成された減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０における取付面２０ａにおけるグリース塗布面２０ｃに放熱プレート２１及び放熱グリースを介して直接接触されるので、パワー基板２３の発熱を熱容量の大きいヒートマスとなる減速ギヤボックス４に放散することができ、パワー基板２３が過熱状態となることを確実に防止することができる。
【００３８】
次いで、減速ギヤボックス４のモータ装着部１７に電動モータ５を装着する。この電動モータ５の装着は、先ず、電動モータ５の出力軸５ａと減速ギヤボックス４のウォーム収納部１２に収納されたウォーム１１を取付けたウォーム軸（図示せず）とを両者の端面を当接させた状態で電動モータ５を円周方向に回転させながら浅くスプライン結合又はセレーション結合する。この浅いスプライン結合又はセレーション結合が完了すると、再度電動モータ５を円周方向に回転させて取付フランジ５ｂをモータ装着部１７のフランジ部１７ａに対向させると共に、接続端子５ｃ及び５ｄを制御ユニット１９の合成樹脂フレーム２４に形成された端子台２４ｃに対向させた状態で、電動モータ５を減速ギヤボックス４に押し込んでインロー結合させる。
【００３９】
この状態となると、接続端子５ｃ及び５ｄが端子台２４ｃに面接触するので、この状態でネジ回し等の工具で接続端子５ｃ及び５ｄと端子台２４ｃとをねじ止め固定する。そして、接続端子５ｃ及び５ｄと端子台２４ｃとの固定が完了すると、端子台２４ｃ及び接続端子５ｃ及び５ｄの電気的接続部を覆うように端子カバー２７を端子台２４ｃに装着する。
【００４０】
なお、電動モータ５の装着時に、接続端子５ｃ及び５ｄが軸方向と直交する方向に突出しているので、電動モータ５全体を回動させる際に、接続端子５ｃ及び５ｄが端子台２４ｃに干渉することを確実に阻止することができる。
また、接続端子５ｃ及び５ｄを端子台２４ｃに面接触させて最短距離で強固に取付けることができるので、接続端子５ｃ，５ｄ及び端子台２４ｃ間をモータハーネスを介することなく電気的に直接接続することができると共に、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆと制御基板２５のスルーホール２５ａ〜２５ｄとをセンサハーネスを介することなく電気的に直接接続することができる。このため、制御ユニット１９と電動モータ５及びトルクセンサ１５との間の電気的接続長さを最小として、配線抵抗を最小とすることができ、電力損失を抑制することができると共に、電気ノイズが乗ることも低減することができる。
【００４１】
また、電動モータ５及び制御ユニット１９間にモータハーネスを設ける必要がないので、モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減させることができる。
さらに、減速ボックス４のトルクセンサ収納部１６の上部に制御ユニット１９を配置することにより、減速ギヤボックス４全体の軸方向長さを短縮して小型化を図ることができる。
【００４２】
この状態で、アッパ取付ブラケット６及びロア取付ブラケット７を車体側部材に取付けてから制御ユニット１９における合成樹脂フレーム２４に形成された電源コネクタ４５ａ及び信号コネクタ４５ｂに夫々バッテリ及びアースポイントに接続された外部接続コネクタ並びにＣＡＮなどのネットワークの接続コネクタを装着することにより、電動パワーステアリング装置１の組付けを完了する。
【００４３】
このように電動パワーステアリング装置１の組付けを完了すると、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態としてパワー基板２３及び制御基板２５にバッテリから電力を供給すると、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ１５及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値をパワー基板２３のゲート駆動回路に供給してＨブリッジ回路を制御することにより、電動モータ５にモータ駆動電流が流れて電動モータ５を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。
【００４４】
このため、電動モータ５からステアリングホイールの操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム１１及びウォームホイール１３を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｃに伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵力で操舵することができる。
なお、上記実施形態においては、グリース塗布面２０ｃの１ポイントに熱伝導グリース２０ｈを定量塗布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、２ポイント以上の複数ポイントに熱伝導グリース２０ｈを塗布するようにしてもよく、塗布した熱伝導グリースを塗り広げるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、熱伝導グリース２０ｈが外周取付面２０ｄ及びグリース視認部２０ｅの双方に溢れ出すように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、少なくともグリース視認部２０ｅに溢れ出るようにすればよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、グリース視認部２０ｅを切欠部で構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、外周取付部２０ｄと同一の段差としてもよく、要は溢れ出る熱伝導グリース２０ｈを外部から視認できればよいものである。
さらに、上記実施形態においては、電動モータ５としてブラシ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、ブラシレスモータを適用するようにしてもよく、この場合には、ブラシレスモータに駆動交流の相数に応じた電力受給側端子を突出形成し、端子台２４ｃにも交流相数に応じた電力送給側端子を形成し、さらにパワー基板２３にブラシレスモータを駆動する例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有するインバータ回路及びインバータ回路の電界効果トランジスタ等のスイッチング素子のゲートをパルス幅変調信号で駆動するゲート駆動回路を実装すればよい。この場合、ブラシレスモータの回転位置を検出するレゾルバ等の回転位置検出部をブラシレスモータに内蔵する場合には、これら回転位置検出部の信号接続部も端子カバーで覆うようにしてもよい。
【００４６】
さらにまた、上記実施形態においては、本発明を右ハンドル車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、左ハンドル車に適用する場合には、減速ギヤボックス４、電動モータ５及び制御ユニット１９の配置をステアリングコラム３の中心軸を通る垂直面を挟んで面対称に即ち制御ユニット１９の右側に電動モータ５を配置し、制御ユニット１９の雌型コネクタ４５及び端子台２４ｃを左側に配置すればよく、さらには電動モータ５を車両外側に、雌型コネクタ４５及び端子台２４ｃを車両内側に配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を右ハンドル車に適用した場合の左方向から示した斜視図である。
【図２】図１の減速ギヤボックスを示す斜視図である。
【図３】制御ユニット装着前の減速ギヤボックスを示す正面図である。
【図４】制御ユニット装着前の減速ギヤボックスを示す右側面図である。
【図５】制御ユニット装着後の減速ギヤボックスを示す正面図である。
【図６】電動パワーステアリング装置を構成する減速ギヤボックスの要部を示す縦断面図である。
【図７】電動モータを示す斜視図である。
【図８】制御ユニットの分解斜視図である。
【図９】電動モータ及び制御ユニットを装着した状態の減速ギヤボックスを示す斜視図である。
【図１０】電動パワーステアリングを車両前方側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…トーションバー、２ｃ…出力軸、３…ステアリングコラム、３ａ…内管、３ｂ…外管、４…減速ギヤボックス、４ｂ…支持部、５…電動モータ、５ｂ…取付フランジ、５ｃ，５ｄ…接続端子、５ｆ…ブラシ支持体、５ｇ，５ｈ…ブラシ、５ｉ，５ｊ…接続端子、６…アッパ取付ブラケット、６ａ…取付板部、６ｂ…支持板部、６ｃ…チルト機構、６ｇ…チルトレバー、７…ロア取付ブラケット、７ａ…取付板部、７ｂ…支持板部、７ｃ…枢軸、１１…ウォーム、１２…ウォーム収納部、１３…ウォームホイール、１４…ウォームホイール収納部、１５…トルクセンサ、１５ａ，１５ｂ…検出コイル、１５ｃ〜１５ｆ…外部接続端子、１６…トルクセンサ収納部、１７…モータ取付部、１８…コラム取付部、１９…制御ユニット、２０…制御ユニット装着部、２０ａ…取付面、２０ｂ…ユニット載置面、２０ｃ…グリース塗布面、２０ｄ…外周取付面、２０ｅ…グリース視認部、２０ｆ…グリース留め溝、２０ｆ…開口部、２０ｈ…熱伝導グリース、２０ｉ…フレーム取付面、２１…放熱プレート、２３…パワー基板、２３ａ…ディスクリート部品、２４…合成樹脂製フレーム、２４ａ…フレーム本体、２４ｂ…取付板部、２４ｃ…端子台、２４ｄ…上端面、２４ｅ…下端面、２４ｆ…係止爪、２５…制御基板、２５ａ〜２５ｄ…スルーホール、２５ｅ…ディスクリート部品、２６…ユニットカバー、２７…端子カバー、４５…雌型コネクタ、４５ａ…電源コネクタ、４５ｂ…信号コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記減速ギヤボックスに、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が形成され、
該制御ユニット装着面は、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面と、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面とで構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、少なくとも前記電動モータを駆動するパワー素子を実装したパワー基板と、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板とを備え、前記前記グリース塗布面は、前記パワー基板の装着位置に当該パワー基板と対向して形成されてい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】
前記グリース塗布面に放熱グリースを塗布した状態で、前記パワー基板が放熱プレートを介して装着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。
【請求項４】
前記グリース塗布面に塗布する放熱グリースの塗布量を、放熱グリースをグリース塗布面に定量塗布した状態で、前記放熱プレートを固定部材で固定した際に、前記放熱グリースが圧延されて外周面に溢れ出る量に選定されていることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記放熱グリースの前記グリース塗布面への塗布をディスペンサ装置で定量塗布することにより行う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。
【請求項６】
前記グリース塗布面における前記放熱グリースの圧延による侵入を拒む部位と前記放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成したことを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに連結された減速機構を内蔵する減速ギヤボックスと、該減速ギヤボックスに装着されて前記減速機構を介して前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記減速ギヤボックスに、前記電動モータを駆動制御する制御ユニットを装着する制御ユニット装着面が形成され、
該制御ユニット装着面は、放熱グリースを塗布する平面加工処理されたグリース塗布面と、該グリース塗布面に連接して形成された当該グリース塗布面の高さより一段低い外周取付面とで構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、少なくとも前記電動モータを駆動するパワー素子を実装したパワー基板と、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した制御基板とを備え、前記前記グリース塗布面は、前記パワー基板の装着位置に当該パワー基板と対向して形成されてい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】
前記グリース塗布面に放熱グリースを塗布した状態で、前記パワー基板が放熱プレートを介して装着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。
【請求項４】
前記グリース塗布面に塗布する放熱グリースの塗布量を、放熱グリースをグリース塗布面に定量塗布した状態で、前記放熱プレートを固定部材で固定した際に、前記放熱グリースが圧延されて外周面に溢れ出る量に選定されていることを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記放熱グリースの前記グリース塗布面への塗布をディスペンサ装置で定量塗布することにより行う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。
【請求項６】
前記グリース塗布面における前記放熱グリースの圧延による侵入を拒む部位と前記放熱グリースの定量塗布位置との間にグリース溜め溝を形成したことを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１１１２４７（Ｐ２０１０−１１１２４７Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８５１１６（Ｐ２００８−２８５１１６）
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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