JP4859569B2 - 電動モータの制御装置及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電動式パワーステアリング装置等に用いられる電動モータの制御装置及び電動式パワーステアリング装置に関する。

電動式パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータ、この電動モータを駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）、電動モータの駆動電流を供給するバッテリ、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサ、電動モータとＥＣＵとを電気的に接続するワイヤーハーネス及びコネクタ等から構成されている（例えば、特許文献１等参照）。
また、放射ノイズ、電力ロスの低減、組立工数、部品点数の削減等の観点から、電動モータとＥＣＵとの間のケーブルを省略し、制御基板等をケースに収めると共にこのケースを電動モータへ一体化する技術が知られている（例えば、特許文献２〜４等を参照）。
特開２０００−２０３４３７号公報 特開２００５−３０４２０３号公報 特開２００４−１０３８３２号公報 特開２０００−１６６１６１号公報

ところで、特許文献２に開示された技術では、ＥＣＵを収容するケースを電動モータへ固定するためには、ケースを電動モータの所定位置へ位置決めし、ＥＣＵ側とモータ側にそれぞれ設けられたバスバーと呼ばれる導電部材同士を溶接やボルト等により接続すると共に、ケースを電動モータへボルトにより固定する必要があり、組み付けが容易ではないという問題があった。
また、バスバー同士を溶接やボルト等により接続すると、ＥＣＵが故障した場合に、ＥＣＵのケースのみを取り外すことが容易ではないという問題もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、電動モータへの組み付け及び電動モータからの取り外しが容易な電動モータの制御装置及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。

本発明に係る電動モータの制御装置は、電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、前記制御用基板を保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定される基板保持体と、互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体及びモータ側支持体とを有し、前記基板側及びモータ側支持体は、互いの嵌合により、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに電気的に接続させると共に前記基板保持体を前記電動モータに対して所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、基板側導電部材及びモータ側導電部材を電気的に絶縁するための基板側支持体及びモータ側支持体にそれぞれモータ側嵌合部と基板側嵌合部とを形成し、これらを嵌合させることにより、基板側導電部材とモータ側導電部材とが接触して制御用基板から電動モータへの電流供給経路が形成されると共に、基板保持体が電動モータに対して所定位置に位置決めされる。この状態で、基板保持体を電動モータに固定することにより、組み付けが完了する。このように、基板保持体の電動モータへの組み付けが容易になると共に、基板保持体の電動モータからの取り外しが容易になる。

上記構成において、基板側嵌合部は、その内周にモータ側嵌合部が嵌合挿入されるように凹状に形成されており、モータ側嵌合部と基板側嵌合部との嵌合により、基板側嵌合部の内部に突出する基板側導電部材の接続部とモータ側嵌合部から突出するモータ側導電部材の接続部とが接続される、構成を採用でき、基板側導電部材の接続部は、平板状に形成され、モータ側導電部材の接続部は、基板側導電部材の接続部と互いに接触する平板部と、弾性変形力により平板部を基板側導電部材の接続部へ押し付ける弾性変形部とを有する、構成とすることができる。好ましくは、弾性変形部は、平板部に一体的に形成されている、構成とすることができる。
この構成によれば、基板側導電部材とモータ側導電部材の接続部をより確実に接触させることができる。また、インサート成形により基板側導電部材とモータ側導電部材を各支持体に容易に埋設できる。

上記構成において、基板側支持体には、駆動回路と電気的に接続される信号用端子が埋設されている、構成を採用できる。
この構成によれば、基板側支持体を信号用端子に共用できるので、部品点数を削減できる。

本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータと、電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、制御用基板を収容すると共に電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定される基板保持体と、互いに電気的に接続されて制御用基板から電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、基板側及びモータ側導電部材が一体的に設けられる電気絶縁性樹脂製の基板側及びモータ側支持体とを有し、基板側及びモータ側支持体は、互いに嵌合することにより、基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに接触させると共に基板保持体を電動モータに対して所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、ことを特徴としている。

本発明によれば、電動モータへの基板保持体の組み付けが容易になると共に、電動モータからの基板保持体の取り外しが容易になる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施例に係る制御装置及び電動モータの外観斜視図、図２は他の方向から見た外観斜視図、図３は制御装置及び電動モータの分解斜視図、図４は他の方向から見た分解斜視図、図５は基板側支持体及び導電部材の外観斜視図、図６は基板側支持体及び導電部材の断面を含む斜視図、図７は基板側支持体及び導電部材の断面を含む他の方向から見た斜視図、図８はモータ側支持体及び導電部材の斜視図、図９はモータ側支持体の嵌合部及びモータ側導電部材の接続部を示す拡大斜視図、図１０はモータ側導電部材の接続部の上面図、及び、図１１は電動モータのブラケット周辺の分解斜視図である。
尚、電動モータ１００は、その出力軸が図示しない車両のパワーステアリング装置の歯車と連結されてステアリングホイールの補助トルクを発生させる。

電動モータ１００は、図１ないし図４に示すように、出力軸１３０の軸線方向の一端部に配置されたブラケット１１０、このブラケット１１０に固定された円筒状に形成されたハウジング１２０等を備えており、ブラケット１１０及びハウジング１２０で囲まれた内部に永久磁石や巻線等のモータに必要な構成部品を内蔵している。尚、電動モータ１００としては、例えば、ブラシ付ＤＣモータが使用される。

ブラケット１１０は、基板保持体としての後述するベース２０を固定するための固定部１１１が突出して形成されていると共に、固定部１１１に形成された取付座面１１１ｆは、出力軸１３０の軸線に略平行に配置されている。
また、ブラケット１１０は、出力軸１３０を挟んだ両側にボルト等の締結手段により他の部材に固定するための貫通孔が形成されたフランジ部１１２が形成されている。

電動モータ１００を駆動制御する制御装置１０は、図１ないし図４に示すように、ベース２０、カバー３０、電動モータ１００への駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板ＳＢ、電動モータ１００への駆動電流の供給を制御する駆動回路に含まれるパワートランジスタ４０、互いに電気的に接続されて制御用基板ＳＢから電動モータ１００への電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材としての基板側導電板６１，６２及びモータ側導電板２１１，２１２（図３又は図４参照）、基板側導電板６１，６２及びモータ側導電板２１１，２１２が埋設された電気絶縁性樹脂製の基板側支持体５０及びモータ側支持体２００等を有する。

ベース２０は、例えば、アルミニウム合金等の高い熱伝導率を有する金属材料を用いてダイカストによりプレート状に形成されており、その上面の四隅に立設された支持柱２１、一端部から側方へ突出形成された電動モータ１００の取付座面１１１ｆへ取り付けられる取付部２２、他の部分より厚肉化されてパワートランジスタ４０からの熱が伝導される放熱部２５等を備える。
支持柱２１は、その先端部において、制御用基板ＳＢをそれぞれ支持する。この支持柱２１に制御用基板ＳＢを介してボルトＢＴがねじ込まれることにより、制御用基板ＳＢは支持柱２１に固定される。

取付部２２は、ボルトＢＴにより電動モータ１００の取付座面１１１ｆへ固定される、これにより、ベース２０は、電動モータ１００の軸線に略平行に配置されると共に、ベース２０は図２に示すように、ハウジング１２０から所定距離だけ離隔して配置される。このため、ベース２０（制御装置）は、電動モータ１００からの熱や振動の影響を受けにくくなる。
放熱部２５は、他の部分より厚く形成されることにより、熱容量が増加して、パワートランジスタ４０からの熱を効率よく吸収する。また、放熱部２５の裏面側には、図２に示すように、放熱用のフィン２６が形成されており、パワートランジスタ４０からの熱を効率よく外部へ放出可能になっている。

制御用基板ＳＢは、その両面にコンデンサやフィルタ等の各種部品が実装されていると共に、パワートランジスタ４０が電気的に接続されている。また、図示しないバッテリからの電力を供給するための後述する導電板９１，９２や電動モータ１００へ駆動電流を供給するための基板側導電板６１，６２が電気的に接続される。

カバー３０は、制御用基板ＳＢを覆うようにベース２０に固定されると共に、基板側支持体５０の外形に嵌合するように形成された嵌合部３１を有する。カバー３０とベース２０により、制御用基板ＳＢを収容するケースを構成している。
尚、カバー３０の形成材料は特に限定されないが、制御用基板ＳＢ、特に、パワートランジスタ４０から放射されるノイズを遮蔽する観点からは、磁性体を用いることが好ましい。

ここで、基板側支持体５０及び基板側導電板６１，６２の構造について図５ないし図７を参照して説明する。
基板側支持体５０は、図５ないし図７に示すように、略立方体形状に形成されており、基板側導電板６１，６２、図示しないバッテリからの電力供給用の導電板９１，９２、各種信号を伝達するための信号端子群９０Ａ、９０Ｂがそれぞれ埋設されて一体的に設けられている。すなわち、基板側支持体５０は、電気的接続部分を除いて基板側導電板６１，６２、電力供給用の導電板９１，９２、信号端子群９０Ａ、９０Ｂをそれぞれ被覆すると共に、これらを支持している。
尚、基板側導電板６１，６２、導電板９１，９２、信号端子群９０Ａ、９０Ｂは、基板側支持体５０を射出成形する際に、インサート成形することにより、基板側支持体５０へ埋設される。

基板側支持体５０には、図５ないし図７に示すように、凹部５５Ａ，５５Ｂが形成されている。この凹部５５Ａ，５５Ｂ内の底面からは上側に向けて信号端子群９０Ａ、９０Ｂの一端部が突出している。凹部５５Ａ，５５Ｂ及び信号端子群９０Ａ、９０Ｂは、図示しない信号線用雄型コネクタが嵌合する雌型コネクタをそれぞれ構成している。
また、基板側支持体５０には、図５ないし図７に示すように、凹部５６が形成されており、この凹部５６の底面からは上面側に向けて導電板９１，９２の一端部が突出している。凹部５６及び導電板９１，９２の一端部は、図示しないバッテリからの電力を供給するための雄型コネクタが嵌合する雌型コネクタを構成している。

さらに、基板側支持体５０には、図５ないし図７に示すように、下面側にモータ側支持体２００の後述する嵌合部２１０が嵌合する嵌合凹部５１が形成されていると共に、この嵌合凹部５１から基板側導電板６１，６２の一端部である平板状の接続部６１Ａ，６２Ａが並列して突出している（図４も参照）。
また、基板側支持体５０は、複数箇所に制御用基板ＳＢへの固定用孔５７が形成されており、図示しないボルト等の締結手段により制御用基板ＳＢへ固定される。

基板側導電板６１，６２は、銅板等の導電性材料から形成されており、図５ないし図７からわかるように、プレス加工等によりそれぞれ所定形状に形成され、一端部が基板側支持体５０の嵌合凹部５１内に突出すると共に他端部が導電板９１，９２及び信号端子群９０Ａ，９０Ｂと同様に基板側支持体５０の一側面から突出している。これら他端部は、上記した制御用基板ＳＢに電気的に接続される。

次に、モータ側支持体２００及びモータ側導電板２１１，２１２の構造について図８ないし図１１を参照して説明する。
モータ側支持体２００は、電気絶縁性樹脂により形成され、図８に示すように、環状に形成された環状部２００Ａとこの環状部２００Ａから外側に向けて延びる突出部２００Ｂから構成され、突出部２００Ｂの先端部には、上記した基板側支持体５０の嵌合凹部５１に嵌合挿入される断面が矩形状の嵌合凸部２１０が形成されている。
モータ側支持体２００には、モータ側導電板２１１，２１２が埋設されている。すなわち、モータ側支持体２００は、電気的接続部分を除いてモータ側導電板２１１，２１２を被覆すると共に、これらを支持している。
尚、モータ側導電板２１１，２１２は、モータ側支持体２００を射出成形する際に、インサート成形によりモータ側支持体２００へ埋設される。

モータ側導電板２１１，２１２は、図８に示すように、銅板等の導電性材料からプレス加工等によりそれぞれ所定形状に形成されており、一端部に形成された接続部２１１Ａ，２１２Ａが基板側導電板６１，６２の接続部６１Ａ，６２Ａにそれぞれ接続されると共に、他端部が電動モータ１００の図示しないブラシとピッグテールと呼ばれる接続部材を介して電気的に接続される。

モータ側導電板２１１，２１２の接続部２１１Ａ，２１２Ａは、図９及び図１０に示すように、モータ側支持体２００の嵌合凸部２１０の先端から突出すると
共に並列して配置されている。
この接続部２１１Ａ，２１２Ａは、それぞれ、平板状に形成された平板部２１３と、この平板部２１３の両側から突出すると共に筒状に湾曲して形成された弾性変形部２１４とを有する。平板部２１３及び弾性変形部２１４は、板金加工により形成され、弾性変形部２１４は加工しやすいように平板部２１３よりも薄肉化されている。
接続部２１１Ａ，２１２Ａは、モータ側支持体２００の嵌合凸部２１０が基板側支持体５０の嵌合凹部５１に嵌合挿入されると、図１０に示すように、基板側導電板６１，６２の平板状の接続部６１Ａ，６１Ｂが平板部２１３と弾性変形部２１４との間に挿入され、弾性変形部２１４が弾性変形する。これにより、弾性変形部２１４が平板状の接続部６１Ａ，６１Ｂを平板部２１３へ押し付けるので、平板状の接続部６１Ａ，６１Ｂと平板部２１３とが確実に電気的に接続される。

モータ側支持体２００は、図１１に示すように、ブラケット１１０の背面とハウジング１２０との間に設けられ、ボルトＢＴにより締結されるブラケット１１０とハウジング１２０とに挟持されることにより、電動モータ１００に組み込まれる。尚、モータ側支持体２００の環状部２００Ａの中心部を電動モータ１００の出力軸が貫通する。
モータ側支持体２００は、電動モータ１００に組み込まれた状態においては、図３に示したように、その嵌合凸部２１０がブラケット１１０の取付座面１１１ｆから突出する。嵌合凸部２１０の先端面からは、モータ側導電板２１１，２１２の接続部２１１Ａ，２１２Ａが突出している。

次に、制御装置１０の電動モータ１００への組み付け手順について説明する。
先ず、図１１に示したように、電動モータ１００の組立時に、モータ側支持体２００を電動モータ１００へ予め組み付けておく。
また、ベース２０上に、パワートランジスタ４０、基板ＳＢ、基板側支持体５０、カバー３０等を組み付けることにより、電動モータ１００とは別に制御装置１０を組み立てておく。
そして、基板側支持体５０の嵌合凹部５１へモータ側支持体２００の嵌合凸部２１０を嵌合挿入する。このとき、基板側導電板６１，６２の接続部６１Ａ，６１Ｂは、嵌合凹部５１と嵌合凸部２１０との嵌合により案内されて、モータ側導電板２１１，２１２の接続部２１１Ａ，２１２Ａに接続される。
これと同時に、嵌合凹部５１と嵌合凸部２１０との嵌合により、制御装置１０は、電動モータ１００に対して所定位置に位置決めされる。すなわち、ベース２０は、その取付部２２をボルトＢＴによりブラケット１１０の取付座面１１１ｆに固定可能な位置に位置決めされる。
尚、制御装置１０は、ブラケット１１０の取付座面１１１ｆからボルトＢＴを解放することにより、電動モータ１００から容易に分離される。

以上のように、本実施形態によれば、基板側支持体５０の嵌合凹部５１とモータ側支持体２００の嵌合凸部２１０とを嵌合させることにより、制御用基板ＳＢから電動モータ１００への電流供給経路を容易にかつ確実に形成できると共に、ベース２０の電動モータ１００に対する位置決めも容易にでき、制御装置１０の電動モータ１００への組み付けが容易になる。また、制御装置１０が故障したときなどに、電動モータ１００から制御装置１０のみを容易に分離できるので、メインテナンス性も向上する。

上記実施形態では、制御装置１０及び電動モータ１００を電動式パワーステアリング装置に用いる場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、車両における他の電装品や車両以外の電気機器にも適用可能である。

本発明の一実施例に係る制御装置及び電動モータの外観斜視図である。 制御装置及び電動モータを他の方向から見た外観斜視図である。 制御装置及び電動モータの分解斜視図である。 制御装置及び電動モータの他の方向から見た分解斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の外観斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の断面を含む斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の断面を含む他の方向から見た斜視図である。 モータ側支持体及び導電部材の斜視図である。 モータ側支持体の嵌合部及びモータ側導電部材の接続部を示す拡大斜視図である。 モータ側導電部材の接続部の上面図である。 電動モータのブラケット周辺の分解斜視図である。

符号の説明

１０…制御装置
２０…ベース（基板保持体）
３０…カバー
４０…パワートランジスタ
５０…基板側支持体
５１…嵌合凹部（基板側嵌合部）
６１，６２…基板側導電板（基板側導電部材）
６１Ａ，６２Ａ…接続部
９１，９２…導電部材
１００…電動モータ
１１０…ブラケット
１２０…ハウジング
２００…モータ側支持体
２１０…嵌合凸部（モータ側嵌合部）
２１１，２１２…基板側導電板（基板側導電部材）
２１１Ａ，２１２Ａ…接続部

Claims (6)

1. 電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、
   前記制御用基板を固定して保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定され前記電動モータの出力軸に直交する方向から前記電動モータに固定可能な基板保持体と、
   互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、
   前記基板側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体と、
   前記モータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製のモータ側支持体と、を有し、
   前記基板側導電部材は、前記制御用基板に対して固定され、
   前記モータ側導電部材は、前記電動モータに対して固定され、
   前記基板側支持体及び前記モータ側支持体は、互いの嵌合により、前記基板側導電部材及び前記モータ側導電部材を互いに電気的に接続させると共に、前記制御基板を保持した前記基板保持体を前記電動モータに対して前記所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、
   ことを特徴とする電動モータの制御装置。
2. 前記基板側嵌合部は、その内周に前記モータ側嵌合部が嵌合挿入されるように凹状に形成されており、
   前記モータ側嵌合部と前記基板側嵌合部との嵌合により、前記基板側嵌合部の内部に突出する前記基板側導電部材の接続部と前記モータ側嵌合部から突出する前記モータ側導電部材の接続部とが接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動モータの制御装置。
3. 前記基板側導電部材の接続部は、平板状に形成され、
   前記モータ側導電部材の接続部は、前記基板側導電部材の接続部と互いに接触する平板部と、弾性変形力により前記平板部を前記基板側導電部材の接続部へ押し付ける弾性変形部とを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の電動モータの制御装置。
4. 前記弾性変形部は、前記平板部に一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の電動モータの制御装置。
5. 前記基板側支持体には、前記駆動回路と電気的に接続される信号用端子が一体的に設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電動モータの制御装置。
6. 車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータと、
   前記電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、
   前記制御用基板を固定して保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定され前記電動モータの出力軸に直交する方向から前記電動モータに固定可能な基板保持体と、
   互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、
   前記基板側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体と、
   前記モータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製のモータ側支持体と、を有し、
   前記基板側導電部材は、前記制御用基板に対して固定され、
   前記モータ側導電部材は、前記電動モータに対して固定され、
   前記基板側支持体及び前記モータ側支持体は、互いに嵌合することにより、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに接触させると共に前記制御基板を保持した前記基板保持体を前記電動モータに対して前記所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。

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