JP2013122867A

JP2013122867A - 電動ユニット

Info

Publication number: JP2013122867A
Application number: JP2011271009A
Authority: JP
Inventors: Takashi Taninaga; 隆谷永
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-06-20

Abstract

【課題】静電気放電による静電破壊から電子部品を保護し、制御回路の誤動作を防止できる電動ユニット電動ユニットを提供する。
【解決手段】パワー基板２４は、ブラシレスモータ１８の反減速機側のヒートシンク部２８を兼ねるモータハウジング３２のブラケットに密着して組み付けられ、支持部材２５を挟んでパワー基板２４と制御基板２６とはブラシレスモータ１８の軸方向に対して積層状態に組み付けられる。支持部材２５に設けられた位置決め突起２９が制御基板２６貫通孔を挿通して、制御基板２６がパワー基板２４に対して位置決めされて固定されている。これらの位置決め突起２９には、中心に導電体３０が埋め込まれて一体に樹脂モールドされ、導電体３０は、ＥＣＵ１２のカバー２７側の端部を制御基板２６に搭載した電子部品３１よりカバー２７内面に近接させ、反対側の端部をパワー基板２４の電源グランドに接続させて、接地されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動ユニットに関するものである。

従来、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）には、電動モータと電動モータを駆動制御する制御装置とを組み合わせたものがある。このような電動パワーステアリング装置として、制御装置を電動モータと一体構成として小型軽量化したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動パワーステアリング装置は、電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵装置に伝える減速機構と、電動モータの反減速機構側に回路基板を組み付けられた制御装置とで構成されている。

また、電動パワーステアリング装置のような電動ユニットを構成する電動モータのステータに対して絶縁されたロータには電荷が発生しやすく、電動モータと一体に組み付けられた制御装置の回路基板上に搭載された静電気に弱い電子部品をこの電荷の放電から保護する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３４５２１１号公報特開平９−３１１０５７号公報

しかしながら、上記電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置において、制御装置の回路基板を覆うカバーと回路基板上の電子部品との隙間が狭い場合や、回路基板を覆うカバーが金属製であってもアースされていない場合には、人体等の帯電した物体とカバーとの接触により静電気が発生し、静電気に弱い回路基板上の電子部品に放電されると、電子部品が静電破壊したり、回路の誤動作が発生する場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、静電気放電による静電破壊から電子部品を保護し、制御回路の誤動作を防止できる電動ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電動モータと、前記電動モータと一体に組み付けられ前記電動モータを駆動制御する制御装置と、を備えた電動ユニットにおいて、前記制御装置は、外部から電源供給を受け動作する回路基板と、前記回路基板を支持する支持部材と、前記回路基板を覆うカバーと、を備え、前記支持部材に複数の導電体が埋め込まれて一体に樹脂モールドされるとともに、前記導電体の一方の端部を前記支持部材より突出させて、前記回路基板上に搭載された電子部品より前記カバーの内面側に近接させ、前記導電体の他方の端部を前記制御装置の前記電源のグランドに接続したことを要旨とする。

上記構成によれば、電動モータと制御装置が一体に組みつけられた電動パワーステアリング装置において、制御装置の回路基板であるパワー基板および制御基板は支持部材を挟んで電動モータの軸方向に対して積層状態に組み付けられる。制御装置のパワー基板に対して制御基板を位置決め支持する支持部材に複数の導電体を埋め込み樹脂モールドするとともに、この導電体の一方の端部を支持部材から突出させ、制御基板上に搭載された電子部品より制御基板およびパワー基板を覆うカバーの内面側に近接させ、他方の端部を外部から電源供給を受けるパワー基板の電源グランドに接続する。これにより、帯電によりカバーに発生した静電気は、一番近い導電体を介して優先的に電源グランドに移動するので、制御回路を構成する電子部品を静電破壊から保護し、回路の誤動作を防止することができる。

本発明によれば、静電気放電による静電破壊から電子部品を保護し、制御回路の誤動作を防止できる電動ユニットを提供できる。

本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の制御装置部分を制御基板側から見た上面図。本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の制御装置部分の概略の側面側断面図。

以下、本発明を、電動パワーステアリング装置に具体化した一実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

本実施の形態では、操舵補助機構５がステアリングシャフト３にアシスト力（操舵補助力）を与えるコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置１を例にして説明する。ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２に一定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。

ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に入力された操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ（制御装置）１２に入力される。また、車速センサ２３からの車速検出結果がＥＣＵ１２に入力される。中間軸７は、ステアリングシャフト６と転舵機構４とを連結している。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５および図示しないナックルアームを介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の途中部には、上記ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることで、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、ブラシレスモータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための伝達機構としての減速機構１９とを含み、本実施形態では、減速機構１９として、ウォームギヤ機構が用いられている。すなわち、減速機構１９は、駆動ギヤ（伝達機構の駆動側部材）としてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合う従動ギヤ（伝達機構の従動側部材）としてのウォームホイール２１とから構成され、伝達ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。なお、図１に示す電動モータ（以下、ブラシレスモータという）１８は、３相巻線を有するブラシレスモータである。

ウォーム軸２０は、ブラシレスモータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。ブラシレスモータ１８がウォーム軸２０を回転駆動すると、ウォーム軸２０によってウォームホイール２１が回転駆動され、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６が同行回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、ブラシレスモータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することで、転舵輪３が転舵されるようになっている。

ブラシレスモータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１からのトルク検出結果、車速センサ２３からの車速検出結果等に基づいてモータ１８を制御する。具体的には、ＥＣＵ１２では、トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、ブラシレスモータ１８の発生するアシスト力を目標アシスト量に近づけるように制御する。

次に、図２は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置１のＥＣＵ１２部分を制御基板２６側から見た上面図、図３は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置１のＥＣＵ１２部分の概略の側面側断面図である。

図２および図３に示すように、ＥＣＵ１２は、ブラシレスモータ１８の電力を制御するスイッチング素子などの発熱部品を搭載する金属基板（例えば、アルミ基板）からなるパワー基板（回路基板）２４と、複数の導電線や導電板がインサート成形された樹脂材料からなる支持部材２５と、スイッチング素子を制御するマイコンとその周辺回路素子などの小電流部品を搭載する絶縁基板からなる制御基板（回路基板）２６と、これらパワー基板２４、支持部材２５、および制御基板２６を覆う金属製のカバー２７とから構成されている。

図２に示すように、制御基板２６に複数の貫通孔が設けられ、支持部材２５に設けられた位置決め突起２９がこの貫通孔を挿通して、制御基板２６がパワー基板２４に対して位置決めされて固定されている。本実施例では２個の位置決め突起２９および貫通孔を設けている。

また、図３に示すように、パワー基板２４は、アルミ基板上に絶縁層を介して配線パターンが銅パターンにて形成され、アルミ基板側がブラシレスモータ１８の反減速機側のヒートシンク部２８を兼ねるモータハウジング３２のブラケットに密着して組み付けられており、パワー基板２４に搭載された発熱部品の発熱をアルミ基板を介してヒートシンク部２８に放熱するように構成されている。そして、支持部材２５を挟んでパワー基板２４と制御基板２６とはブラシレスモータ１８の軸方向に対して積層状態に組み付けられる。

さらに、これらの位置決め突起２９には、中心に導電体（例えば、鉄）３０が埋め込まれて一体に樹脂モールドされ、この導電体３０は、ＥＣＵ１２のカバー２７側の端部を制御基板２６に搭載された電子部品３１よりカバー２７内面側に近接させ、反対側の端部を外部バッテリから電源供給を受けるパワー基板２４上の電源グランド（ＰＧＮＤ）に配線パターンを介して接続させ、アース（接地）されている。ここで、導電体３０は、金属端子の表面実装部品として他の電子部品３１と一緒にパワー基板２４にはんだ付けして実装されている。

次に、上記のように構成された本実施形態である電動パワーステアリング装置１の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、ブラシレスモータ(電動モータ)１８とＥＣＵ（制御装置）１２が一体に組みつけられた電動パワーステアリング装置１において、ＥＣＵ１２の回路基板であるパワー基板２４と制御基板２６は支持部材２５を挟んでブラシレスモータ１８の軸方向に対して積層状態に組み付けられる。ＥＣＵ１２のパワー基板２４に対して制御基板２６を支持する支持部材２５に設けられた複数個（例えば、２個）の位置決め突起２９に導電体３０を埋め込み樹脂モールドさせる。そして、この導電体３０のＥＣＵ１２のパワー基板２４および制御基板２６を覆うカバー２７側端部を位置決め突起２９から突出させて、制御基板２６上に搭載された電子部品３１よりカバー２７の内面側に近接させ、ブラシレスモータ１８側端部をパワー基板２４の電源グランドに配線パターンを介して電気的に接続する。

これにより、帯電によってＥＣＵ１２のカバー２７に発生した静電気は、カバー２７と制御基板２６上に搭載された電子部品３１との隙間が狭い場合でもカバー２７に一番近い導電体３０に優先的に放電されて電源グランドに移動し除電される。この結果、制御基板２６上に搭載され制御回路を構成する電子部品３１を静電破壊から保護し、回路の誤動作を防止することができる。

以上のように、本実施形態によれば、静電気放電による静電破壊から電子部品を保護し制御回路の誤動作を防止できる電動ユニットを提供できる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、２個の位置決め突起２９に導電体３０を設ける例を示したが、これに限定されるものでなく、確実に静電気放電を防止できる位置決め突起２９の個数、配置であればよい。

また、上記実施形態では、導電体３０を制御基板２６を支持する支持部材２５の複数個の位置決め突起２９にモールドしてパワー基板２４の電源グランドに接続する構成としたが、これに限定されるものでなく、支持部材とは別に直接リード線や導電板等を配設して導電体３０としてもよい。また、パワー基板２４はアルミの金属基板としたが、熱伝導のよい材料であればセラミック基板等でもよい。

上記実施形態では、本発明を、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置に適用する例を示したが、操舵補助機構５がピニオン軸１３にアシスト力を与える構造のピニオンアシストタイプや、操舵補助機構５がラック軸１４にアシスト力を与える構造のラックアシストタイプに適用することが可能である。

また、上記実施形態では、ブラシレスモータ１８とＥＣＵ１２を電動パワーステアリング装置１に適用する場合を示したが、これに限定されるものでなく、同様のブラシレスモータ１８を用いた他の装置（例えば、電動オイルポンプ装置等）に適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置（電動ユニット）、２：ステアリングホイール、
３：転舵輪、４：転舵機構、５：操舵補助機構、６：ステアリングシャフト、
７：中間軸、８：入力軸、９：出力軸、１０：トーションバー、１１：トルクセンサ、
１２：ＥＣＵ（制御装置）、１３：ピニオン軸、１４：ラック軸：、１５：タイロッド、
１６：ピニオン、１７:ラック、１８: ブラシレスモータ（電動モータ）、
１９:減速機構、２０: ウォーム軸、２１: ウォームホイール、２２:ギヤハウジング、
２３:車速センサ、２４：パワー基板（回路基板）、２５：支持部材、
２６：制御基板（回路基板）、２７：ＥＣＵカバー、２８：ヒートシンク部、
２９：位置決め突起、３０：導電体、３１：電子部品、３２：モータハウジング

Claims

電動モータと、
前記電動モータと一体に組み付けられ前記電動モータを駆動制御する制御装置と、を備えた電動ユニットにおいて、
前記制御装置は、
外部から電源供給を受け動作する回路基板と、前記回路基板を支持する支持部材と、前記回路基板を覆うカバーと、を備え、前記支持部材に複数の導電体が埋め込まれて一体に樹脂モールドされるとともに、
前記導電体の一方の端部を前記支持部材より突出させて、前記回路基板上に搭載された電子部品より前記カバーの内面側に近接させ、前記導電体の他方の端部を前記制御装置の前記電源のグランドに接続したことを特徴とする電動ユニット。