JP2012239296A - 駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電動パワーステアリング装置に適用される駆動装置1は、モータ2と、モータ2の出力端29とは反対側に設けられるコントロールユニット3とを備える。モータ2のモータ線23とコントロールユニット3のパワー基板側端子371とを接続するターミナル31は、パワー基板側端子371と係合する。これにより、特別な道具を必要とせず容易にモータ2とコントロールユニット3との電気的な接続または切断をすることができる。また、ターミナル31を保持するターミナルホルダ33は、ターミナルホルダ33のモータ2側の端部に形成される第1短突起部344および第2短突起部362が開口18の周縁部17に係止される。これにより、保持するターミナル31のモータ2に対する相対位置を固定することができる。
【選択図】 図3
Description
請求項1に記載の駆動装置を電動パワーステアリングに適用した場合、コントロールユニットはモータに対してコラム軸と接続する側とは反対側に設けられている。したがって、当該係合手段を用いることにより、他の機能を損なうことなく、モータとコントロールユニットとの分離または結合を比較的容易に行うことができる。
請求項3に記載の発明によると、ターミナルホルダは、第1ホルダ部品および第2ホルダ部品の2つの部品から構成される。第1ホルダ部品は、底壁の開口に固定される側の端部にターミナルを保持する側とは反対側へ突出する第1短突起部を有する。第2ホルダ部品は、底壁の開口に固定される側の端部にターミナルを保持する側とは反対側へ突出する第2短突起部を有する。また、第2ホルダ部品は、開口に固定される側の端部に第2短突起部の突出する方向とは略垂直な方向に突出する軸を有する。第1ホルダ部品と第2ホルダ部品とは、軸を回転中心として開閉可能に組み合わされることによりターミナルホルダを形成する。ターミナルホルダが開状態のとき、第1短突起部および第2短突起部は開口に挿入可能に形成されている。一方、ターミナルホルダが閉状態のとき、第1短突起部および第2短突起部は開口の内縁部に係止可能に形成されている。
ターミナルホルダがモータケースの底壁に取り付けられ、ターミナルホルダが閉状態となった場合、第1長突起部および第2長突起部は開口の内縁部に当接する。このとき、第1長突起部の先端面から第2長突起部の先端面までの距離は開口幅より大きくなるように形成されているため、長突起部が開口を通ってモータケースの内部に入ることはない。したがって、ターミナルホルダおよびターミナルホルダに支持されるターミナルがモータケース内部に入ることを防止することができる。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による駆動装置を図1〜図14に基づいて説明する。駆動装置1は、電動パワーステアリング装置(以下、「EPS」という。)に適用される。駆動装置1は、モータ2およびコントロールユニット3を備える。
図1に示すように、駆動装置1は、車両のステアリング5の回転軸たるコラム軸6に取り付けられたギア7を介しコラム軸6に回転トルクを発生させ、ステアリング5による操舵をアシストする。具体的には、ステアリング5が運転者によって操作されると、当該操作によってコラム軸6に生じる操舵トルクをトルクセンサ8によって検出し、また、車速情報を図示しないCAN(Control Area Network)から取得して、運転者のステアリング5による操舵をアシストする。もちろん、このような機構を利用すれば、制御手法によっては、操舵のアシストのみでなく、高速道路における車線キープ、駐車場における駐車スペースへの誘導など、ステアリング5の操作を自動制御することも可能である。
一方のインバータ80は、電界効果トランジスタの一種であるMOSFET(metal−oxide−semiconductor field−effect transistor、以下、「MOS」という。)81、82、83、84、85、86を有している。MOS81、82、83、84、85、86は、ゲート電位により、ソース−ドレイン間がON(導通)またはOFF(遮断)される。なお、MOS81、82、83、84、85、86が「スイッチング素子」に対応している。
MOS82は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがMOS85のドレインに接続されている。MOS85のソースは、グランド側に接続されている。MOS82とMOS85との接続点は、モータ2のV相コイルに接続されている。
MOS83は、ドレインが電源ライン側に接続され、ソースがMOS86のドレインに接続されている。MOS86のソースは、グランド側に接続されている。MOS83とMOS86との接続点は、モータ2のW相コイルに接続されている。
レギュレータ部95は、電源を安定化する安定化回路である。レギュレータ部95は、各部へ供給される電源の安定化を行う。例えばマイコン94は、このレギュレータ部95により、安定した所定電圧(例えば5V)で動作することになる。
回転角センサ信号増幅部96には、回転角センサ93からの信号が入力される。回転角センサ93は、モータ2の回転位置信号を検出し、検出された回転位置信号は、回転角センサ信号増幅部96に送られる。回転角センサ信号増幅部96は、回転位置信号を増幅してマイコン94へ出力する。
検出電圧増幅部97は、シャント抵抗99の両端電圧を検出し、当該両端電圧を増幅してマイコン94へ出力する。
また、マイコン94は、検出電圧増幅部97から入力されるシャント抵抗99の両端電圧に基づき、モータ2へ供給する電流を正弦波に近づけるべくインバータ80を制御する。なお、制御部90は、インバータ89についてもインバータ80と同様に制御する。
モータ2の外郭を形成するモータケース10は、周壁11およびコントロールユニット側壁部15を有し、鉄等により有底円筒状に形成される。周壁11のコントロールユニット側壁部15の反対側には、鍔部12が形成されている。鍔部12には、アルミ等により形成されるフレームエンド13がねじ14により固定される。コントロールユニット側壁部15は、特許請求の範囲に記載の「底壁」に相当する。
コントロールユニット3は、外部の電子部品との接続に係る制御コネクタ45およびパワーコネクタ79等の部品以外のほとんどの構成がモータケース10を軸方向に投影した領域であるモータケース領域に収まるように設けられている。図3に示すように、コントロールユニット3は、軸方向において、モータ2側から、制御基板40、ヒートシンク50およびパワーモジュール60、パワー基板70がこの順で配列されている。
制御コネクタ45は、ECUハウジング120に形成される。制御コネクタ45は、モータケース10の径方向外側に形成され、軸方向においてモータ2側から配線を接続可能に設けられ、トルクセンサやCANなどの信号が入力される。本実施形態では、制御コネクタ45は、図2および図5に示すように、モータ2側に開口を有している。
制御端子64は、モールド部61の幅広面の長手方向の垂直な面に形成される。また、パワー端子65は、制御端子64が設けられる面と平行な面に形成される。本実施形態では、パワーモジュール60は、制御端子64が制御基板40側、パワー端子65がパワー基板70側となるように、ヒートシンク50の受熱部55に沿って縦配置される。すなわち、制御端子64は制御基板40側に突設され、パワー端子65はパワー基板70側に突設される。
チョークコイル76およびコンデンサ77、78は、ヒートシンク50の内側に形成される空間に配置される。また、軸方向において、チョークコイル76およびコンデンサ77、78は、パワー基板70と制御基板40との間に設けられる。
コンデンサ77、78は、いずれもアルミ電解コンデンサである。なお、4つのコンデンサ78は、コンデンサ77よりも電気的な容量が大きいものが用いられる。なお、コンデンサ77、78は、アルミ電解コンデンサに限らず、容量等に応じて適宜選択可能である。
最初に、図8(d)に示すように第1ホルダ部品34と第2ホルダ部品36とを軸335において組み合わせ、開閉可能な状態にする。
次に、図10および図11に示すように、モータケース10のコントロールユニット側壁部15に形成されている取付孔18に開状態のターミナルホルダ33を第1短突起部344および第2短突起部362側から挿入する。このとき、図10(b)及び図11(b)に示すように、開状態のターミナルホルダ33において、第1短突起部344の先端面344aから第2短突起部362の先端面362aまでの距離L1は、取付孔18のモータ2の径方向における開口幅L2より小さい。これにより、第1短突起部344および第2短突起部362は、取付孔18の内壁171に当接することなくモータケース10内に挿入される。
ここで、駆動装置1の作動を説明する。
制御基板40上のマイコン94は、回転角センサ93、トルクセンサ8、シャント抵抗99等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング5の操舵をアシストするように、プリドライバ91を介してPWM制御により作出されたパルス信号を生成する。
すなわち、巻線22に通電される巻線電流により、モータ2を駆動している。この意味で、巻線22に通電される巻線電流は、モータ2を駆動する駆動電流である、といえる。
(A)駆動装置1において、モータ2またはコントロールユニット3のいずれか一方に不具合が生じた場合、モータ2とコントロールユニット3と分離して不具合が生じた方を交換する。このとき、モータ2の巻線22とコントロールユニット3のパワー基板70とはコネクタ30により電気的に接続されている。このうち、パワー基板70のパワー基板側端子371は、コネクタ30の係合部312に係合している。したがって、モータ2からコントロールユニット3を分離する場合、コントロールユニット3をモータ2の軸方向であって出力端29とは反対の方向に引くことによりモータ2とコントロールユニット3と分離することができる。したがって、特別な道具を用いないで容易にモータ2とコントロールユニット3とを結合または分離することができる。
一方、ターミナルホルダ33を挿入した後、ターミナルホルダ30を閉状態にして第1ホルダ部品34と第2ホルダ部品36とを嵌合すると、第1短突起部344の先端面344aから第2短突起部362の先端面362aまでの距離L4は、取付孔18のモータ2の径方向における開口幅L2より大きい。これにより、モータ2からコントロールユニット3を引っ張って分離する場合、ターミナルホルダ33はモータケース10から抜けることはない。したがって、コントロールユニット3をモータ2から分離するとき、ターミナルホルダ33がコントロールユニット側壁部15から抜けることを防止することができる。
(ア)上述の実施形態ではターミナルに対するモータ線およびパワー基板側端子の接続方法は、モータ線は熱かしめによる固定とし、パワー基板側端子は挿入による係合とした。しかしながら、ターミナルに対するモータ線およびパワー基板側端子の接続方法はこれに限定されない。パワー基板側端子は熱かしめによる固定、モータ線は挿入による係合としてもよい。この場合、コネクタはECUハウジング内に内接して設けられる。
3 ・・・コントロールユニット、
10 ・・・モータケース、
15 ・・・コントロールユニット側壁部(底壁)、
17 ・・・取付孔部(内縁部)
171 ・・・内壁、
18 ・・・取付孔(開口)、
20 ・・・ステータ、
23 ・・・モータ線、
25 ・・・ロータ、
30 ・・・コネクタ、
31 ・・・ターミナル(係合手段)、
312 ・・・係合部、
33 ・・・ターミナルホルダ(保持手段)、
34 ・・・第1ホルダ部品、
343 ・・・第1長突起部、
344 ・・・第1短突起部、
343b、361b・・・面(当接面)、
344a、362a・・・先端面、
36 ・・・第2ホルダ部品、
361 ・・・第2長突起部、
362 ・・・第2短突起部、
371 ・・・パワー基板側端子(接続端子)、
50 ・・・ヒートシンク、
60 ・・・パワーモジュール(半導体モジュール)、
81、82、83、84、85、86・・・MOS(スイッチング素子)。
110 ・・・カバー部材(コントロールユニットケース)、
120 ・・・ECUケース(コントロールユニットケース)。
Claims (6)
- 外郭を形成するモータケース、前記モータケースの内側に設けられ複数相を構成するよう巻線が巻回されているステータ、前記巻線に電気的に接続し前記モータケースの軸方向の一側の底壁に形成されている開口に向かって延びるモータ線、前記ステータの内側に設けられ前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ、および前記ロータとともに回転するシャフトを有するモータと、
前記巻線への通電を切り換えるスイッチング素子を有する半導体モジュール、前記スイッチング素子に電気的に接続される接続端子、および前記半導体モジュールを内側に収容するコントロールユニットケースを有し、前記モータの軸方向の一側に設けられるコントロールユニットと、
前記モータ線と前記接続端子との間に設けられ、前記モータ線または前記接続端子のいずれか一方と機械的に係合可能であって当該係合時に前記モータ線と前記接続端子とを電気的に接続する係合手段と、
前記係合手段と前記モータ線または前記接続端子のいずれか一方との機械的な係合関係、および前記モータ線と前記接続端子との電気的な接続関係の両方の関係を堅固に保持する保持手段と、
を備えることを特徴とする駆動装置。 - 前記係合手段は、前記接続端子と係合する係合部を有するターミナルであり、
前記保持手段は、前記開口に固定され内部に前記ターミナルを保持するターミナルホルダであることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 - 前記ターミナルホルダは、前記開口に固定される側の端部に前記ターミナルを保持する側とは反対側へ突出する第1短突起部を有する第1ホルダ部品、ならびに前記開口に固定される側の端部に前記ターミナルを保持する側とは反対側へ突出する第2短突起部、および前記第2短突起部より中央側に形成され、前記第2短突起部が突出する方向とは略垂直な方向に突出する軸を有し、前記軸を回転中心として前記第1ホルダ部品と開閉可能に組み合わされる第2ホルダ部品から構成され、
前記ターミナルホルダが開状態のとき、前記第1短突起部および前記第2短突起部は前記開口に挿入可能であり、前記ターミナルホルダが閉状態のとき、前記第1短突起部および前記第2短突起部は前記開口の内縁部に係止可能であることを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。 - 前記第1ホルダ部品は、前記第1短突起部より前記第1ホルダ部品の中央側に設けられ、前記ターミナルを保持する側とは反対側へ突出し、突出する長さが前記第1短突起部より長い第1長突起部を有し、
前記第2ホルダ部品は、前記第2短突起部より前記第2ホルダ部品の中央側に設けられ、前記ターミナルを保持する側とは反対側へ突出し、突出する長さが前記第2短突起部より長い第2長突起部を有し、
前記ターミナルホルダが閉状態のとき、前記第1長突起部および前記第2長突起部は前記開口の前記内縁部に係止可能であることを特徴とする請求項3に記載の駆動装置。 - 前記ターミナルホルダが開状態のとき、前記第1短突起部および前記第2短突起部の先端面は前記開口の内壁と略平行に形成されていることを特徴とする請求項3または4に記載の駆動装置。
- 前記ターミナルホルダが開状態で前記開口に挿入されるとき、前記第1長突起部および前記第2長突起部の前記開口の前記内縁部との当接面は、前記内縁部と略平行に形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の駆動装置。
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