JP2016060446A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の揺動を抑制することが可能な電子制御装置を提供することにある。
【解決手段】ブレーキペダルの操作によってブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダＳと、マスタシリンダＳ内のピストンを作動させる回転子と当該回転子の外周側に設けられた固定子２ｂとを有したモータ２と、モータ２を駆動制御する駆動素子が実装された回路基板を有する制御ユニットと、をハウジングユニット４に収容する。回転子の延在方向の一方側に位置するハウジングユニット４の車体取付部５が、車体に取り付け固定され、回路基板は、当該回路基板の両端面の部品実装面がモータ２の回転子に沿って延在した姿勢で、ハウジングユニット４に収容して固定され、部品実装面における周縁部のうち車体取付部側に、大型電子部品が実装される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置やブレーキ制御装置等に適用される電子制御装置に関する。

車両に搭載される電動パワーステアリング装置やブレーキ制御装置等の電子制御装置は、電動モータや、当該電動モータの駆動制御をする回路基板を有した制御ユニット等を、ハウジングユニットに収容し、当該車両の所望の位置（エンジンルーム内等）に取り付けられる。

回路基板においては、部品実装面に種々の電子部品が実装され、例えば、電動モータ用の駆動素子（半導体スイッチング素子等）や演算処理装置（ＣＰＵ）等の発熱性電子部品、当該駆動素子用の電解コンデンサ等の大型電子部品、抵抗やチップ等の小型電子部品等、各種電子部品が挙げられる。近年、目的とする車両に応じて電子制御装置の高出力化（大電流化等）が求められており、回路基板の電子部品においては適宜増設したり大型化が図られている。

また、電子制御装置においては、電動モータの駆動や車両（車両の走行等）に起因して振動することがある。この振動による影響を受けないようにする手法としては、例えば特許文献１に示すようにハウジングユニットに制振部を設けた構成により、当該ハウジングユニットの振動を抑えることが検討されている。

特開２０１１−１６２０００号公報

前記のような振動は、ハウジングユニットの他に電子制御ユニットの回路基板にも伝達し得るため、その回路基板に実装された電子部品、特に大型電子部品のように部品高さ又は／および重量が比較的大きい電子部品は、揺動し易くなり回路基板から脱落する等の損傷を引き起こす虞が生じる。

本発明は、前記の課題に基づいてなされたものであり、電子部品の揺動を抑制することが可能な電子制御装置を提供することにある。

本発明の電子制御装置は、前記の課題を解決できるものであって、その一態様は、回転子および固定子を有した電動モータと、当該電動モータの駆動制御をする回路基板と、をハウジングユニットに収容し、回転子の延在方向の一方側に位置するハウジングユニットの車体取付部が、車体に取り付け固定され、回路基板は、当該回路基板の両端面の部品実装面が電動モータの回転子に沿って延在した姿勢で、ハウジングユニットに収容して固定され、部品実装面における周縁部のうち車体取付部側に、大型電子部品が実装されたことを特徴とする。

本発明によれば、回路基板に実装される大型電子部品の揺動を抑制することが可能となる。

本実施形態のブレーキ制御装置の一例を示す斜視図。 図１のブレーキ制御装置の平面図（天井方向からの平面図）。 図１のブレーキ制御装置の部分分解平面図（地上方向からの平面図）。 図２の部分断面図（Ｘ−Ｘ断面図）。 回路基板８の概略説明図（部品実装面８０ｂ側から臨んだ概略図）。 図５の概略断面図（天地方向断面）。

本発明の実施形態の電子制御装置は、回路基板に実装される電解コンデンサ等の大型電子部品の揺動を抑制するものである。

従来、特許文献１に示すようにハウジングユニットに制振部を設けた構成の他に、大型電子部品の揺動を防止する手法として、揺動し得る電子部品の外周側を接着剤等で覆って固定し、当該揺動を抑制することも考えられていたが、例えばコスト増加を招くことにもなる。また、電解コンデンサの場合には、頭頂部に防爆弁を有する構成もあり、当該頭頂部を接着剤で覆うことは好ましくない。

一方、本実施形態においては、従来の手法のように単に接着剤を適用する構成とは異なるものであり、回路基板の部品実装面における周縁部のうち車体取付部側に大型電子部品を実装するようにした構成であり、前記のような接着剤を適用しなくても大型電子部品の揺動を抑制することが可能であり、コストの増加を抑制することも可能となる。

本実施形態による電子制御装置は、以上示したように回路基板の部品実装面における周縁部のうち車体取付部側に大型電子部品を実装し当該大型電子部品の揺動を抑制できる構成であれば良く、例えば自動車用ブレーキシステム等の電子制御装置分野，ハウジング成型分野等の種々の分野で一般的に知られている技術を適用して適宜変更することが可能であり、その一例として以下に示すようにブレーキ制御装置に適用した具体例が挙げられる。なお、各具体例に係る図において矢印で示す「天」，「地」，「前」，「後」の各方向は、ブレーキ制御装置を車両のエンジンルームに搭載した場合の当該ブレーキ制御装置を中心にした方向を示すものであって、それぞれ車両の天井方向，地上方向，前方向，後方向を示すものとする。

＜電子制御装置の一例＞
図１〜図５に示した電子制御装置１０Ａは、例えば車両のエンジンルーム内に搭載されるブレーキシステムに適用されるブレーキ制御装置の一例を示すものであって、主に、図外のブレーキペダルからエンジンルーム側への前方向に延在（例えばブレーキペダルとエンジンルームとの間の車体パネル９０、および後述の車体取付部５を貫通して延在）し当該ブレーキペダルの操作によってブレーキ液圧を発生させるピストン１２を内包したマスタシリンダＳと、回転子２ａと当該回転子２ａの外周側に設けられた固定子２ｂとを有したモータ２と、モータ発生トルクをピストン推進力に変換するトルク変換機構Ｈと、モータ２を駆動制御する駆動素子（詳細を後述する）が実装された回路基板８（詳細を後述する）を有する制御ユニット３と、を複数の収容部（図１〜図４では後述の車体取付部５，モータ収容部６，制御ユニット収容部７）を有したハウジングユニット４に収容して構成されている。

ハウジングユニット４は、車体パネル９０（取付面９０ａ）に取り付け固定されトルク変換機構Ｈを内包する車体取付部５を有し、モータ２を収容するモータ収容部６と、制御ユニット３を収容する制御ユニット収容部７と、を車体取付部５から前方向に突出するように設けられて一体化した構成となっている。

ハウジングユニット４は、前述のように車体取付部５，モータ収容部６，制御ユニット収容部７等を備えたものであれば良く、その製造方法については特に限定されるものではない。具体例としては、周知の金属材料や樹脂材料を適宜用いて車体取付部５，モータ収容部６，制御ユニット収容部７を成型し、それら車体取付部５や各収容部６および７を組みつけて一体化させる手法が挙げられる。前記の車体取付部５や各収容部６および７において、樹脂材料を適宜適用した場合には、製造コストの低減や軽量化に貢献することが可能となる。

ハウジングユニット４のうち車体取付部５は、モータ発生トルクを伝達しピストン１２の推進力に変換するトルク変換機構Ｈを内包する略矩形状の底壁５１と、その底壁５１の四方を囲むように突出（図１〜図４では前方向に突出）した周壁５２と、を有し、周壁５２の突出方向側に開口（例えば車体取付部５に設けられるモータ収容部６内や制御ユニット収容部７内と連通するように開口）した開口部５２ａを有している。底壁５１の外周側の一部（図１〜図４では地上方向側の一部）には、車体パネル９０に対して組み付けられる固定用ボルト５３ａを複数個有した円盤状のフランジ部５３が設けられている。

このような車体取付部５においては、フランジ部５３の固定面５３ｂ側が車体パネル９０に固定された姿勢で、ピストン１２に連結された入力ロッド１３がフランジ部５３の軸心側５３ｃを貫通してモータ２の回転子２ａに対する非同軸上の位置で延在するように配置され、前記ブレーキペダルの押圧により作動したモータ２の回転子２ａの回転運動をマスタシリンダＳ内のピストン１２の軸方向の直線運動に変換し、マスタシリンダＳの筒状壁１１内に収納されたピストン１２をその軸方向に直動させることが可能な周知の回転‐直動変換機構（例えばベルト，プーリー，歯車機構等を適宜適用した機構；図示省略）が、組み込まれている。

前記のように車体取付部５のフランジ部５３を貫通した入力ロッド１３は、当該フランジ部５３の後方向側に導出（すなわち車室内側に導出）されて、前記ブレーキペダルに連結される。また、マスタシリンダＳには、筒状壁１１内に充填させるブレーキ液を貯留する液圧タンク１４に加えて、当該筒状壁１１の圧力を監視するための計装配管部（図示省略）や、当該筒状壁１１内のピストン１２の動作により生じた制動圧（前記ブレーキ液の圧力）を吐出させるための制動配管部（図示省略）等が具備される。

モータ収容部６は、後方向側に開口部６１ａが開口（例えば車体取付部５内と連通するように開口）した有底筒状の隔壁６１を有し当該隔壁６１内にモータ２を収容可能なものであって、隔壁６１の開口部６１ａ側が車体取付部５の開口部５２ａ側と対向しモータ２の回転子２ａの出力軸２ｃがマスタシリンダＳに対して非同軸上の位置で延在（図１〜図４ではマスタシリンダＳよりも天井方向側で非同軸上に延在）した姿勢で、車体取付部５から前方向に突出するように設けられている。回転子２ａの出力軸２ｃは、前記回転‐直動変換機構に連結される。

制御ユニット収容部７は、後述する平板状の回路基板８を収容可能な箱状であって、略矩形状の底壁７１ａおよび当該底壁７１ａの四方を囲むように突出した周壁７１ｂを有し当該周壁７１ｂの突出方向側に収容開口部７１ｄが開口されたケース７１と、ケース７１の開口側に対して取り付けられて当該ケース７１内を封止する箱形状のカバー７２と、を備えたものであり、ケース７１の底壁７１ａ側がモータ収容部６に対し左右輪方向に対向した姿勢で位置し、回路基板８の部品実装面８０ａ，８０ｂがモータ２の回転子２ａに沿って延在した姿勢で位置するように設けられている。ケース７１における底壁７１ａのモータ収容部６に対向する位置に形成された機電接続口（図示省略）と、モータ収容部６におけるケース７１に対向する位置に形成された機電接続口（図示省略）と、の間には、例えば筒状の周壁から成る機電接続部４１を介して連通し、当該機電接続部４１を介して回路基板８とモータ２とを機電接続できるように構成されている。

このような制御ユニット収容部７においては、例えば車体取付部５から突出するように設けて当該車体取付部５と一体化した構造が挙げられるが、その他にマスタシリンダＳやモータ収容部６等と一体化（例えば、ケース７１の周壁７１ｂの一方側と、マスタシリンダＳやモータ収容部６の車体取付部５側と、が一体化）した構造であっても良い。

ケース７１とカバー７２との取付構造においては、例えば図４に示すように、周壁７１ｂの先端側で当該周壁７１ｂの周方向に連続した嵌合溝７１ｃを形成し、カバー７２における前記嵌合溝７１ｃと対向位置に突起部７２ａを形成し、それら嵌合溝７１ｃと突起部７２ａとの両者間に適宜シール材（図示省略）が介在するように当該両者を嵌合させた構造とすることにより、ケース７１およびカバー７２の取付性，密着性を向上させることが可能となる。シール材は、特に限定されるものではなく、例えば流動性を有するシール材の具体例としては、エポキシ系やシリコーン系、アクリル系等が挙げられ、制御ユニット３の仕様に応じて自由に選択することができる。また、シール材は、嵌合溝７１ｃ一杯に充填されている必要はなく、カバー７２の突起部７２ａが嵌合溝７１ｃ内のシール材に挿入された際に、例えば突起部７２ａと嵌合溝７１ｃとの間のシール性を保持できる程度にシール材が十分充填されていればよい。

回路基板８は、特に図４，図５に示すように、平板状の基板（例えば合成樹脂材からなる薄板状の基板）であって、例えば回路基板８の一端面側の部品実装面８０ａまたは／および８０ｂには、主回路８１が構築されている。主回路８１は、少なくとも、モータ２の制御信号を出力する制御部（例えばマイクロコンピュータ）８２や、前記制御信号に基づく駆動信号を図外の通電端子（回路基板８の機電接続孔群８４と接続する端子）に出力する駆動素子８３（ＭＯＳＦＥＴ等；図中では６個の素子）等を備えることにより、モータ２のインバータ回路として機能する。当該通電端子は、駆動素子８３から受けた駆動信号をモータ２に供給するための端子であって、例えば前述の機電接続部４１を介しモータ２に対して電気的接続される。また、特に図５に示すように、部品実装面８０ａ（または／および８０ｂ）には、駆動素子８３用の大型電子部品である電解コンデンサ９が実装（図中では３個の電解コンデンサ９が実装領域９１に対して、それぞれ耐振台座９ａを介して実装）される他に、フィルタ電子回路の構成部品であるリレー回路８３ａ等（その他、例えばシャント抵抗、コモンモールドコイル、ノーマルモードコイル等）が実装され、主回路８１と導通可能に備えられている。

回路基板８を制御ユニット収容部７内で固定する手法としては、種々の形態を適用することが可能であり、例えばケース７１における回路基板８の周縁部や中央部に対向する位置に固定用支柱（図示省略）を形成しておき、回路基板８における前記の各固定用支柱に対向する位置の基板取付部８５に固定孔（固定用支柱を挿通可能な形状の孔図示省略）をそれぞれ形成し、その固定孔に取付部材（螺子等）を挿通し前記の固定用支柱に取り付ける（例えば取付部材が螺子の場合は螺合）することにより、回路基板８をケース７１に固定する手法が挙げられる。

また、制御ユニット収容部７のケース７１およびカバー７２と回路基板８との間には、所望のクリアランス（詳細な説明を省略）を設けたり、そのクリアランスに弾性部材等を介在させることにより、制御ユニット収容部７から回路基板８に対して起こり得る振動や衝撃等の抑制を図っても良い。さらに、前記のクリアランスに対して突出部７３を設けたり熱伝導性部材（図示省略）を介在、例えばシート状熱伝導性部材や、周知の放熱材料（例えば放熱グリス，放熱性接着剤等）を介在させることにより、回路基板８から制御ユニット収容部７に対する熱伝導性を向上させ、当該制御ユニット収容部７からの放熱性を高めても良い。また、ケース７１とカバー７２とは、締結手段７４（例えば螺子やナット等）を用いて互いに締結しても良い
コネクタ８７は、例えば図４に示したように、ケース７１を貫通して図外の外部機器と回路基板８の主回路８１とを電気的に接続（例えば回路基板８の接続孔群８９に接続）させる複数個の端子８７ａと、ケース７１の外周側において前記の各端子８７ａを包囲するように突出形成され図外の外部機器コネクタと嵌合可能な嵌合部８７ｂと、を備えている。

＜回路基板８の一例＞
回路基板８においては、特に図５に示すように、電解コンデンサ９が実装される実装領域９１が、機電接続孔群８４との間に駆動素子８３を挟む位置であって、部品実装面８０ｂにおける周縁部８８ａのうち車体取付部側８８に位置している。このように電解コンデンサ８２を、回路基板８における車体パネル９０に近接する車体取付部側８８に実装することにより、例えば当該車体パネルから離反した位置に実装した場合の大型電子部品（例えば機電接続孔群８４側に実装した電子部品；図示省略）と比較して、モータ２の駆動や車両（車両の走行等）に起因した振動による揺動が抑制されることになる。

また、図５に示す電解コンデンサ９や実装領域９１においては、回転子２ａの軸心９２の部品実装面８０ｂ（または／および８０ａ）に対する投影線上（図示省略）に位置または近接する。これにより、例えば図６に示すようにモータ２の回転子２ａが図中の矢印９６のように回転する場合、当該軸心９２の投影線上から離反した位置に実装した場合の大型電子部品（例えば接続孔群８９側に実装した大型電子部品）９３においては図中の矢印９５のように揺動し易くなるのに対し、電解コンデンサ９においては、たとえ揺動したとしても図中の矢印９４のように回路基板８の肉厚方向に揺動する傾向となる。このため、電解コンデンサ９は、大型電子部品９３と比較して揺動が抑制され、回路基板８から脱落する等の損傷を防ぐことが可能となる。

なお、図中の電解コンデンサ９においては、回路基板８における車体上方側の位置に実装されるため、当該電解コンデンサ９から発生する発熱が、ケース７１の底壁７１ａ等を介して放熱し易くなる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

Ｓ…マスタシリンダ
Ｈ…トルク変換機構
１０Ａ…ブレーキ制御装置
２…モータ
３…制御ユニット
４…ハウジングユニット
５…車体取付部
６…モータ収容部
７…制御ユニット収容部
８…回路基板
９…電解コンデンサ（大型電子部品）

Claims (3)

1. 回転子および固定子を有した電動モータと、当該電動モータの駆動制御をする回路基板と、をハウジングユニットに収容し、
   回転子の延在方向の一方側に位置するハウジングユニットの車体取付部が、車体に取り付け固定され、
   回路基板は、当該回路基板の両端面の部品実装面が電動モータの回転子に沿って延在した姿勢で、ハウジングユニットに収容して固定され、
   部品実装面における周縁部のうち車体取付部側に、大型電子部品が実装されたことを特徴とする電子制御装置。
2. 回転子の部品実装面に対する投影線上に、大型電子部品の実装領域が位置することを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
3. 大型電子部品は、部品実装面の周縁部のうち車体上方側に実装されたことを特徴とする請求項１または２記載の電子制御装置。

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