JP2018007553A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、回転電機又は電源に電気的に接続される端子を基板に接続することが必要な駆動装置では、駆動装置を製造する際に部材同士の高い組み付け精度が求められる。
なお、本明細書を通じて説明する、「平行」および「垂直」とは、厳密な平行および垂直に限らず、当該技術分野の技術常識に照らして通常、平行および垂直と判断される範囲を含む。
本発明の第1実施形態による駆動装置1について、図1〜図5を参照して説明する。本実施形態の駆動装置1は、例えば、運転者による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に適用され、操舵アシストトルクを出力する。
まず、図1および図2を参照して、駆動装置1の全体的な構成について説明する。駆動装置1は、回転電機としてのモータ10と、モータ10の駆動制御に係るコントローラとしてのECU20とが一体に構成されている。
2組の巻線組13は、それぞれ、U相コイル、V相コイル、および、W相コイルから構成されており、ステータ12に巻回されている。また、巻線組13には相毎に「第1端子」としてのモータ線14が電気的に接続されている。
モータ線14は、モータ線挿通孔を挿通し、モータ線接続端子30にプレスフィット接続されている。すなわち、モータ線14は、モータ線接続端子30を介して基板21に接続されている。これにより、ECU20はモータ10に電気的に接続される。
給電コネクタ端子711は、給電コネクタ端子挿通孔29を挿通し、給電用接続端子にプレスフィット接続されている。すなわち、給電コネクタ端子711は、給電用接続端子を介して基板21に接続されている。これにより、ECU20は、「電源」としての外部バッテリと電気的に接続される。
次に、駆動装置1における端子接続構造について、図3〜図5を参照して説明する。
以下では、2組のうちの一方の組の巻線組13から引き出されたモータ線14と、対応するモータ線接続端子30との端子接続構造を用いて説明する。
以下の説明では、モータ線接続端子30を単に「接続端子30」と記載する。また、図3および図4は、模式的な図であり、基板21のうち、接続端子30が設けられた部分のみを示すため、基板21の形状を四角形に簡略化している。
一対の固定部31は、基板21に露出した配線部25に半田付け等によって固定されている。ここで、一対の固定部31を結ぶ方向を接続方向Cとすると、接続方向Cは、ピッチ方向Pに対して垂直な方向である。
まず、図5(a)に示すように、モータ線14が接続端子30に接続される前、一対の弾性部34間の隙間Aは、当該隙間方向におけるモータ線14の径Bよりも小さい。また、一対の弾性部34は、それぞれ、モータ線14の挿通方向に対して傾斜している傾斜面341を有している。
モータ線14は、モータ線挿通孔33を挿通し始めると、一対の弾性部34の傾斜面341に対して摺動し始める。このとき、一対の弾性部34にはモータ線14によって応力が加えられ、一対の弾性部34は互いに離れる側に撓む。
上述したように、本実施形態の駆動装置1は、モータ10と、電子部品90が実装された基板21を有し、モータ10を駆動制御するECU20と、モータ10に電気的に接続されたモータ線14と、基板21に設けられ、モータ線14が挿通しているモータ線挿通孔33を有し、モータ線14の挿通方向に沿って基板21から突出している接続端子30とを備えている。接続端子30は、モータ線14に対して弾性接触している。
したがって、モータ10と基板21とを組み付けるとき、高い組み付け精度を必要とせず、モータ線14は接続端子30を介して基板21に接続される。
本実施形態では、複数の接続端子30が配置されるピッチ方向Pと、接続端子30の一対の固定部31を結ぶ方向である接続方向Cとは、互いに異なる方向である。接続端子30は、接続方向Cにある程度の長さを要するため、接続方向Cとピッチ方向Pとが異なることにより、複数の接続端子30同士のピッチを小さくすることができる。また、ピッチ方向Pと接続方向Cとが垂直であることにより、電流経路のループ面積を小さくすることに有利であるため、ノイズを低減させることができる。
接続端子30は、モータ線挿通孔33が形成され、基板21との間に空間を有するように基板21から突出している凸部32を有している。これにより、接続端子30を基板21に半田付けするとき、良好な形状の半田フィレットを形成することが容易になる。本実施形態では、モータ線14が基板21側から(図中下側から)接続端子30のモータ線挿通孔33を挿通しているが、凸部32のこのような構成によれば、後述の第3実施形態に記載するように、モータ線14が基板21とは反対側から(図中上側から)接続端子30のモータ線挿通孔33を挿通することも可能である。
本発明の第2実施形態による駆動装置の端子接続構造を図6〜図8に示す。なお、図6は、模式的な図であり、基板21のうち、接続端子40が設けられた部分のみを示すため、基板21の形状を四角形に簡略化している。
第2実施形態では、接続端子40を基板21に固定する方法が第1実施形態と異なっている。以下、この点について中心に説明する。
本実施形態では、固定部41は、弾性を有する2つの圧入端411から構成されている。圧入端411は、凸部42から基板21側に突出し、基板21に平行な方向に貫通する穴412を有する。
その他、凸部42、モータ線挿通孔43、および、一対に弾性部44の構成については、第1実施形態と同様である。
本発明の第3実施形態による駆動装置の端子接続構造を図9および図10に示す。なお、図9は、模式的な図であり、基板21のうち、接続端子50が設けられた部分のみを示すため、基板21の形状を四角形に簡略化している。
第3実施形態では、基板21において接続端子50が設けられる面が、第1実施形態とは反対側である。以下、この点について中心に説明する。
本実施形態では、一対の弾性部54は、凸部52の上側部分521から基板21側に向かって伸びている。凸部52は、基板21との間に空間を有しているため、一対の弾性部54は、接続端子50の突出方向とは反対方向に向かって延びることが可能になっている。一対の弾性部54は、金属板材のH型に切り込まれた部位を、基板21側に折り曲げる
ことによって形成可能である。
その他、一対の固定部51、凸部52、および、モータ線挿通孔53の構成については、第1実施形態と同様である。
また、モータ線14の挿通方向は、接続端子50の突出方向とは反対向きである。言い換えると、接続端子50は、モータ線14の反挿通方向に沿って突出している。このため、モータ線14の接続時、モータ線14を挿通させる力は、一対の固定部51を基板21に押し付ける方向に加わる。よって、モータ線14の接続時に加わる力によって接続端子50が基板21から外れる恐れがなく、接続端子50の強度を保障することができる。
なお、モータ線14と基板21とに接触する接続端子50の面は互いに異なるため、接続端子50のメッキ処理は両面に施されていることが好ましい。
本発明の第4実施形態による駆動装置の端子接続構造を図11および図12に示す。なお、図11は、模式的な図であり、基板21のうち、接続端子60が設けられた部分のみを示すため、基板21の形状を四角形に簡略化している。
第4実施形態では、「第1端子」としてのモータ線19、および、「第2端子」としての接続端子60が、第1実施形態と異なる構成を有する。以下、この点について中心に説明する。
一対の固定部61は、基板21に露出した配線部25に半田付け等によって固定されている。
テーパ部62は、一対の固定部61の間に配置された逆漏斗型の部分であり、基板21から離れるに従って、基板21に平行な方向の径が小さくなっている。
筒部64は、テーパ部62の径の小さい側に配置されている中空の筒状の部分である。筒部64の軸は、モータ線19の挿通方向と平行である。また、筒部64の内側はモータ線挿通孔63に相当する。
なお、接続端子60の母材およびメッキ処理については、第1実施形態と同様である。
まず、モータ線19が接続端子60に接続される前、基板21に平行な方向における圧入部193の径は、筒部64の内径よりも大きい。
モータ線19が接続端子60に接続されるとき、モータ線19は、基板21に垂直な方向に進みながら、基板21のモータ線挿通孔24を挿通し、さらに接続端子60のモータ線挿通孔63を挿通する。このとき、モータ線19の圧入部193は、テーパ部62に案内されて筒部64の内側に圧入される。圧入部193の圧入時、穴194を挟む両側部分195は、穴194側に弾性変形する。
したがって、第4実施形態によれば、上記実施形態と同様、モータ10と基板21とを組み付けるとき、高い組み付け精度を必要とせず、モータ線19は接続端子60を介して基板21に接続される。
本発明の第5実施形態による駆動装置2を図13に示す。図13は、模式的な断面図であって、コネクタ等の一部の部材の記載を省略している。
ECU201は、モータ10側から順に配置された基板21、中間部材85、および、ヒートシンク81を有している。
このように構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第6実施形態による駆動装置3を図14に示す。図14は、模式的な断面図であって、コネクタ等の一部の部材の記載を省略している。
第6実施形態において、接続端子50は、板状部851のモータ10側の面に設けられている。モータ線14は、基板21のモータ線挿通孔24を挿通して、接続端子50にプレスフィット接続されている。すなわち、第6実施形態では、板状部851を「基板」とみなすことができる。
このように構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(ア)モータ線接続端子
第1〜第3実施形態において、接続端子30、40、50は、一対の弾性部34、44、54を有しているが、3つ以上の弾性部を有していてもよい。例えば、モータ線14の端部が正角柱状であれば、モータ線14の各側面に弾性的に接するように4つの弾性部を配置してもよい。その他、モータ線14の端部の形状に合わせて弾性部の数を変更可能である。
上記実施形態において、接続端子30、40、50、60は、一対の固定部31、41、51、61を有しているが、3つ以上の固定部を有していてもよい。
上記実施形態において、一対の固定部31、41、51、61を結ぶ接続方向Cとは、接続端子30、40、50、60の配置されるピッチ方向Pに対して垂直な方向であることに限られず、基板21の回路に合わせて適宜変更可能である。
上記実施形態では、モータ線14、19とモータ線接続端子30、40、50、60との接続構造について主に説明しているが、給電コネクタ端子711と給電用接続端子との接続構造についても、同様の説明が適用される。すなわち、給電コネクタ端子711は、モータ線14、19と同様の構成を有し、給電用コネクタ端子は、モータ線接続端子30、40、50、60と同様の構成を有することができる。
したがって、基板21とカバー70とを組み付けるとき、高い組み付け精度を必要とせず、給電コネクタ端子711は給電用接続端子を介して基板21に接続される。
第3実施形態において、基板21にはモータ線挿通孔が形成されていてもよい。すなわち、モータ線14は、基板21とは反対側から接続端子50のモータ線挿通孔53を挿通し、さらに基板21に形成されたモータ線挿通孔を挿通していてもよい。
上記実施形態では、モータ10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10は、三相ブラシレスモータに限らず、DCブラシ付きモータ等、どのようなモータであってもよい。
第1〜第4実施形態では、ECU20は、基板21と基板21に実装された電子部品によって構成されているが、これに限られず、例えば複数の基板と、当該複数の基板に実装された電子部品によって構成されていてもよい。
第5及実施形態のECU201では、基板21に接続端子30が設けられているが、他の形態の接続端子40、50、60が設けられていてもよい。同様に、第6及実施形態のECU201では、板状部851に接続端子50が設けられているが、他の形態の接続端子30、40、60が設けられていてもよい。
上記実施形態では、ギアと接続される駆動装置1〜3の出力端は、モータ10に対してECU20、201と反対側に設けられる。換言すると、上記実施形態の駆動装置1〜3では、出力端、モータ10、ECU20、201が、この順で配列される。他の実施形態では、出力端は、ECUに対してモータと反対側に設けてもよい。換言すると、他の実施形態の駆動装置では、モータ、ECU、出力端が、この順で配列されてもよい。
10・・・モータ(回転電機)
14、19・・・モータ線(第1端子)
20、201・・・ECU(コントローラ)
21・・・基板
30、40、50、60・・・モータ線接続端子(第2端子)
33、43、53、63・・・モータ線挿通孔(挿通孔)
90・・・電子部品
Claims (12)
- 回転電機(10)と、
電子部品(90)が接続された電気的接続板(21、851)を有し、前記回転電機を駆動制御するコントローラ(20、201)と、
前記回転電機と電気的に接続された第1端子(14、19)と、
前記電気的接続板の前記電子部品よりも径方向外側の位置に設けられた第2端子(30、40、60)と、を備え、
前記第2端子は、前記第1端子が挿通している挿通孔(33、43、63)を有し、前記第1端子の挿通方向に沿って前記電気的接続板の前記回転電機側の面とは反対の面から突出しており、
前記第1端子及び前記第2端子の一方は他方に対して弾性接触しており、
前記回転電機は、モータケース(11)、ステータ(12)、前記ステータに巻回される巻線組(13)、および、前記モータケースの開口側に設けられるフレーム(17)を有し、
前記電気的接続板は、前記回転電機の軸方向に対して垂直に配置されており、
前記第1端子は、前記巻線組と電気的に接続されており、前記フレームのモータ線挿通孔(171)を介して前記電気的接続板側に取り出されるモータ線であり、
前記電気的接続板は、前記電子部品よりも径方向外側の位置に、前記フレームの支持部(173)に固定される接続板固定部を有し、
第1の前記第2端子及び第1の前記接続板固定部と、第2の前記第2端子及び第2の前記接続板固定部とは、前記電気的接続板において対称となる位置に設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記接続板固定部は、ねじ(28)により、前記支持部に固定され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。
- 前記フレームには、ベアリング(167)が設けられ、
前記フレームは、前記モータ線挿通孔の位置から前記ベアリングの位置までの厚さを有することを特徴とする請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記フレームは、前記回転電機のロータ(15)の軸中心に固定されるシャフト(16)が貫通されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記電気的接続板は、前記回転電機の駆動制御に係る電子部品が実装されており、1枚で構成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第2端子は、前記挿通孔を間に挟むように配置され、前記第1端子を弾性的に把持する少なくとも2つの弾性部(34、44)を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第2端子は、前記第1端子を両側から把持する一対の前記弾性部を有することを特徴とする請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第2端子は、前記挿通孔が形成され、前記電気的接続板との間に空間を有するように前記電気的接続板から突出している凸部(32、42)をさらに有しており、
前記弾性部は、前記凸部から前記電気的接続板とは反対側に向かって延びていることを特徴とする請求項6または7に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1端子(19)は、一端部に弾性を有する圧入部(193)を有しており、
前記第2端子(60)は、前記挿通孔が内側に形成された筒部(64)を有しており、
前記圧入部は前記筒部内に圧入されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1端子および前記第2端子はピッチ方向(P)に沿って間隔を空けて複数配置されており、
前記第2端子は、前記電気的接続板に固定された一対の固定部(31、41、61)を有しており、
前記一対の固定部同士を結ぶ方向(C)は、前記ピッチ方向と異なる方向であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1端子の母材は、銅合金またはりん青銅であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第1端子の表面には、すず、銀、または金によるメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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