JP2018052305A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、固定ボルトの緩み止めと、回路基板と金属基体の電気的な導通を確実に確保できる新規な電子制御装置を提供することにある。【解決手段】固定ボルト１８のねじ先端側に固定ボルトを形成する金属面が露出する先端側露出部１８Ｍ−Ｆを形成し、この先端側露出部１８Ｍ−Ｆより固定ボルト１８の頭部１８Ｈ側のねじ面の一部領域に緩み止め用塗料を塗布、乾燥させた緩み止め部１８Ｒを形成し、回路基板１７と金属基体１０が固定ボルト１８をねじ込んで固定された状態で、固定ボルト１８の頭部１８Ｈが回路基板１０の接地領域に電気的に接続され、固定ボルト１８の緩み止め部１８Ｒより先端の先端側露出部１８Ｍ-Ｆが金属基体１０と電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は電子制御装置に係り、特に回路基板が固定される金属基体と回路基板の接地領域とを固定ボルトによって電気的に接続して固定する電子制御装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御装置を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御装置がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１６−６３６１９号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータ部と電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータ部の電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御装置の電子部品が実装された回路基板は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングとして機能するヒートシンクに取り付けられている。ヒートシンクに取り付けられる回路基板は、電源回路部、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ、或いはＩＧＢＴ等のようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部、及びパワースイッチング素子を制御する制御回路部を備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

そして、ヒートシンクに取り付けられた電子制御装置には、合成樹脂から作られたコネクタケースを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタケースは蓋体として機能しており、ヒートシンクを密閉して塞ぐように固定され、また固定ボルトによってヒートシンクの外周表面に固定されている。

尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られている。

特開２０１６−６３６１９号公報

ところで、特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置に使用される電子制御装置においては、電子制御装置を構成する各種回路基板は金属製のヒートシンクに固定ボルトで固定されている。そして、この回路基板の基板面には接地用の接地領域(銅箔パターン)が形成されている場合が往々にしてあり、この場合においては、固定ボルトは回路基板の接地領域とヒートシンクを電気的に接続する機能を備えている必要がある。このため、固定ボルトは電気的な導通を可能にする金属製のボルトが使用されることになる。

そして、この種の電動パワーステアリング装置のように車体振動が多く発生する設置個所においては、固定ボルトが振動によって緩みを発生して軸力が低下し、このため、回路基板も振動によって振動することで各基板を接続する配線が損傷する恐れがある。また、最悪の場合は固定ボルトが脱落する恐れもある。

このような固定ボルトの緩みや脱落を防止するためには、特殊な緩み止め機構を備えた固定ボルトを使用することが必要となり、構成が複雑となって製品単価が高くなる、小型化ができないといった課題を新たに発生する。

本発明の目的は、簡単な構成で、固定ボルトの緩み止めと、回路基板と金属基体の電気的な導通を確実に確保できる新規な電子制御装置を提供することにある。

本発明の特徴は、固定ボルトのねじ先端側に固定ボルトを形成する金属面が露出する先端側露出部を形成し、この先端側露出部より固定ボルトの頭部側のねじ面の一部領域に緩み止め用塗料を塗布、乾燥させた緩み止め部を形成し、回路基板と金属基体の取付固定部が固定ボルトをねじ込んで固定された状態で、固定ボルトの頭部が回路基板の接地領域に電気的に接続され、固定ボルトの緩み止め部によって取付固定部と緩み止めされ、更に固定ボルトの緩み止め部より先端の先端側露出部が取付固定部と電気的に接続されている、ところにある。

本発明によれば、固定ボルトの先端側露出部が金属基体の取付固定部と螺合して接触されるため確実な電気的導通を確保できる。また、固定ボルトの緩み止め部が金属基体の取付固定部にねじ込まれるので確実な緩み止めを確保できる。更に、緩み止め用塗料を固定ボルトのねじ面の一部領域に塗布、乾燥させるだけなので構成が簡単となる。したがって、構成が複雑とならず製品単価が高くなるのを抑制でき、更に小型化ができるようになる。

本発明の実施形態になる電子制御装置の部分拡大断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に使用される固定ボルトの正面を示す正面図である。 図２の固定ボルトに形成した緩み止め部の拡大断面図である。 本実施形態の変形例になる電子制御装置の部分拡大断面を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本実施形態では、基本的には特許文献１に記載されているような構成の電動パワーステアリング装置を対象にしているが、これだけではなく種々の電子制御装置に適用できるものである。図１は本実施形態になる電子制御装置の回路基板と金属基体の固定部分を拡大した断面を示し、図２は本実施形態に使用される固定ボルトの正面を示し、図３は図２の固定ボルトに形成した緩み止め部の拡大断面を示している。

図１において、参照番号１０はアルミニウム或いはアルミ合金からなる金属基体であり、回路基板の電子回路で発生した熱を外部に放熱させる機能を備えている。ただ、本実施形態では放熱機能を備えているが、一般的な金属ケースであっても差し支えないものである。金属基体１０には凹部１１が形成されており、この凹部１１内に電動モータを制御する電力変換路部１２が配置されている。

電力変換回路部１２はアルミニウム或いはアルミ合金からなる金属回路基板１３に載置されており、この金属回路基板１３は金属基体１０に熱的に接続されるようにして固定されている。したがって、電力変換回路部１２で発生した熱は金属基体１０に伝えられ、金属基体１０を介して外部、及びモータハウジングに放熱されるものである。

金属基台１０には取付固定部１４が一体的に形成されており、この取付固定部１４は金属回路基板１３の面に直交して金属回路基板１３から離れるように植立して延びている。取付固定部１４にはボルト螺合孔１５が形成されており、後述する固定ボルトがねじ込み固定されるものである。この取付固定部１４は本実施形態では４本形成されており、この４本の取付固定部１４によって後述する制御回路部１６が保持、固定されている。尚、この取付固定部１４は回路基板の固定機能、及び回路基板の接地機能を備えるものである。

取付固定部１４の先端には、制御回路部１６を構成する電子部品が載置されたガラスエポキシ回路基板１７が取り付けられ、固定ボルト１８によってガラスエポキシ回路基板１７が金属基体１０に植立した取付固定部１４に強固に固定されている。制御回路部１６と電力変換回路部１２はコネクタ端子１９によって接続されており、制御回路部１６で生成された制御信号が、コネクタ端子１９を介して電力変換回路部１２に供給され、電力変換回路部１２のスイッチング素子を制御している。

固定ボルト１８は、ステンレス鋼によって一体形成された頭部１８Ｈとねじ部１８Ｓ(図２参照)から構成されており、ねじ部１８Ｓは「全ねじ」に形成されている。ねじ部１８Ｓは、先端側がボルト自身の金属面が露出した先端側露出部１８Ｍ−Ｆと、先端側露出部１８Ｍ-Ｆと頭部１８Ｈの間の一部領域に形成された緩み止め部１８Ｒと、緩み止め部１８Ｒと頭部１８Ｈの間に形成された根本側露出部１８Ｍ−Ｂとに分割されている。

ここで、緩み止め部１８Ｒには、緩み止め用塗料が塗布、乾燥されて緩み止め領域を形成している。これについては図２、図３で説明する。

したがって、ガラスエポキシ回路基板１７を挟むようにして固定ボルト１８によって取付固定部１４に取り付けられた状態では、固定ボルト１８の頭部１８Ｈがガラスエポキシ回路基板１７に形成された接地領域に電気的に接続され、固定ボルト１８の先端側露出部１８Ｍ−Ｆが金属基体１０の取付固定部１４と電気的に接続されることになる。

これによって、ガラスエポキシ回路基板１７の接地領域と金属基体１０が確実に導通されることになる、また、固定ボルト１８の緩み止め部１８Ｒによって、金属基体１０の取付固定部１４に形成したボルト螺合孔１５のねじ面との摩擦抵抗が大きくなるので、固定ボルト１８が緩むのを抑制することができる。

図２、図３に固定ボルト１８の詳細な構成を示している。上述した通り、固定ボルト１８は、頭部１８Ｈとねじ部１８Ｓから構成されており、ねじ部１８Ｓは「全ねじ」に形成されている。ねじ部１８Ｓには、先端側がボルト自身の金属面が露出した先端側露出部１８Ｍ−Ｆと、先端側露出部１８Ｍ-Ｆと頭部１８Ｈの間の一部領域に形成された緩み止め部１８Ｒと、緩み止め部１８Ｒと頭部１８Ｈの間に形成され、金属面が露出した根本側露出部１８Ｍ−Ｂとが形成されている。更に、頭部１８Ｈと根本側露出部１８Ｍ−Ｂの間には、平座金２０とワッシャ２１が介装されている。

緩み止め部１８Ｒは、合成樹脂製の緩み止め用塗料が所定の幅だけ塗布されて乾燥処理されている。そして、緩み止め用塗料は乾燥した状態では柔軟性を備えているものである。図３にあるように、緩み止め部１８Ｒのねじ山２２の間の谷間には、接着性と絶縁性及び柔軟性を有する合成樹脂の緩み止め用塗料２３が塗布されている。

この緩み止め用塗料２３は、例えば、柔軟性を付与する改質剤を混合したエポキシ樹脂塗料等を使用することができる。尚、エポキシ樹脂塗料であるため、固定ボルト１８のねじ山２２の面への接着性に優れている。また、この緩み止め部１８Ｒの形成範囲は、ねじ部１８Ｓの長さ(呼び長さ)の約２０％〜５０％の間に決められていれば良いものである。更に、緩み止め部１８Ｒの形成位置は、ねじ面１８Ｓのほぼ中央付近が好ましいものである。

ここで、緩み止め部１８Ｒを形成する上で重要なことは、必ず先端側露出部１８Ｍ−Ｆを形成しておくことである。例えば、緩み止め効果を高くするために、根本側露出部１８Ｍ−Ｂを形成して、固定ボルト１８の先端まで緩み止め用塗料２３を塗布した場合は、以下の問題を生じる。

つまり、固定ボルト１８を取付固定部１５のボルト螺合孔１５にねじ込んでいくと、固定ボルト１８の先端側の緩み止め用塗料２３がボルト螺合孔１５のねじ面に付着して電気的な絶縁機能が付与される恐れがある。したがって、頭部１８Ｈ側に形成した根本側露出部１８Ｍ-Ｂが、ボルト螺合孔１５のねじ面に付着している緩み止め用塗料２３によって絶縁されて、導通不良の状態を惹起する恐れがある。

これに対して、本実施形態のように固定ボルト１８の先端側に先端端側露出部１８Ｍ-Ｆを形成しておくと、必ず固定ボルト１８の金属部分と金属基体１０の取付固定部１４の金属部分が螺合されるようになる。このため、金属基体１０とガラスエポキシ回路基板１７の接地領域とが確実に導通されるようになる。

そして、図２に示したような構成の固定ボルト１８を使用して、図１に示すようにガラスエポキシ回路基板１７を取付固定部１４に固定するものである。この場合、固定ボルト１８に設けた平座金２０が、ガラスエポキシ回路基板１７の接地領域に押し付けられ、接地領域と固定ボルト１８の電気的導通が図られるものである。

また、固定ボルト１８の先端側に先端端側露出部１８Ｍ-Ｆが形成されているので、必ず固定ボルト１８の金属部分と金属基体１０の取付固定部１４の金属部分が螺合され、最終的に金属基体１０とガラスエポキシ回路基板１７の接地領域とが確実に導通されるようになる。更に、固定ボルト１８の緩み止め部１８Ｒによって、金属基体１０の取付固定部１４に形成したボルト螺合孔１５のねじ面との摩擦抵抗が大きくなるので、固定ボルト１８が緩むのを抑制することができる。

尚、上述した固定ボルト１８は「全ねじ」の形態であったが、「半ねじ」の形態であっても差し支えないものであり、この場合もねじ部に先端側露出部１８Ｍ-Ｆと緩み止め部１８Ｒが形成されていれば上述の作用、効果を得ることができるものである。尚、「半ねじ」の場合は、根本側露出部１８Ｍ-Ｂをねじを切らない領域とすれば良いものである。

更に、先端側露出部１８Ｍ−Ｆを設け、これより頭部１８Ｈ側に緩み止め用塗料２３を塗布することも可能である。これによれば、緩み止め部１８Ｒの緩み止め領域が拡大されるので、緩み止め効果を高めることができる。

また、回路基板としてガラスエポキシ回路基板の例を説明したが、金属回路基板であっても良いものである。この場合、金属回路基板を介して電子回路の熱が取付固定部から金属基体に放熱されるようになる。したがって、取付固定部は回路基板の固定機能、回路基板の接地機能、及び回路基板からの放熱機能を備えることになる。

以上述べた通り、本実施形態によれば、固定ボルト１８のねじ先端側に固定ボルト１８を形成する金属面が露出する先端側露出部１８Ｍ-Ｆを形成し、この先端側露出部１８Ｍ-Ｆより固定ボルト１８の頭部１８Ｈ側のねじ面の一部領域に緩み止め用塗料２３を塗布、乾燥させた緩み止め部１８Ｒを形成し、ガラスエポキシ回路基板１７と金属基体１０が固定ボルト１８をねじ込んで固定された状態で、固定ボルト１８の頭部１８Ｈがガラスエポキシ回路基板１７の接地領域に電気的に接続され、固定ボルト１８の緩み止め部１８Ｒによって取付固定部１４と緩み止めされ、更に固定ボルト１８の緩み止め部１８Ｒより先端の先端側露出部１８Ｍ-Ｆが金属基体１０の取付固定部１４と電気的に接続されている、構造となっている。

これによれば、固定ボルト１８の先端側露出部１８Ｍ-Ｆが金属基体１０の取付固定部１４と螺合して接触されるため確実な電気的導通を確保できる。また、固定ボルトの緩み止め部が金属基体にねじ込まれるので確実な緩み止めを確保できる。更に、緩み止め用塗料を固定ボルトのねじ面の一部領域に塗布、乾燥させるだけなので構成が簡単となる。したがって、回路基板と金属基台を固定し、しかも回路基板の接地領域と金属基台を導通させる構成が複雑とならず製品単価が高くなるのを抑制でき、更に小型化ができるようになる。

次に、本実施形態の変形例を図４に基づき説明する。尚、図１に示す参照番号と同じ参照番号は同一の構成部品であるので、重複する説明は省略する。図４に示す変形例は取付固定部１４とガラスエポキシ回路基板１７の間に、電磁ノイズ遮蔽板を設けた点で相違している。

図４において、ガラスエポキシ回路基板１７と取付固定部１４の間には鉄製の円筒２４が挟持されており、この円筒２４を外周から覆うように合成樹脂製のカラー２５が設けられている。また、円筒２４は鉄製の電磁ノイズ遮蔽板２６と接続されているので、電磁ノイズ遮蔽板２６は、ガラスエポキシ回路基板１７と取付固定部１４の間に保持されていることになる。

この電磁ノイズ遮蔽板２６は、電力変換回路部１３と制御回路部１６とを電磁的に遮蔽する機能を備えている。したがって、電磁ノイズ遮蔽板２６で遮蔽された電磁ノイズは、円筒２４を介して取付固定部１４から金属基台１０へ流されるものである。この変形例においても、図１に示す実施例と同様の作用、効果を奏するものである。

以上の通り本発明によれば、固定ボルトのねじ先端側に固定ボルトを形成する金属面が露出する先端側露出部を形成し、この先端側露出部より固定ボルトの頭部側のねじ面の一部領域に緩み止め用塗料を塗布、乾燥させた緩み止め部を形成し、回路基板と金属基体の取付固定部が固定ボルトをねじ込んで固定された状態で、固定ボルトの頭部が回路基板の接地領域に電気的に接続され、固定ボルトの緩み止め部によって取付固定部と緩み止めされ、更に固定ボルトの緩み止め部より先端の先端側露出部が取付固定部と電気的に接続されている。

この構成によれば、固定ボルトの露出部が金属基体の取付固定部と螺合して接触されるため確実な電気的導通を確保できる。また、固定ボルトの緩み止め部が金属基体にねじ込まれるので確実な緩み止めを確保できる。更に、緩み止め用塗料を固定ボルトのねじ面の一部領域に塗布、乾燥させるだけなので構成が簡単となる。したがって、構成が複雑とならず製品単価が高くなるのを抑制でき、更に小型化ができるようになる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…金属基体、１１…凹部、１２…電力変換回路、１３…金属回路基板、１４…取付固定部、１５…ボルト螺合孔、１６…制御回路、１７…ガラスエポキシ回路基板、１８…固定ボルト、１８Ｈ…頭部、１８Ｍ−Ｆ…先端側露出部、１８Ｍ−Ｂ…根本側露出部、１８Ｒ…緩み止め部、１９…コネクタ端子、２０…平座金、２１…ワッシャ、２２…ねじ山、２３…緩み止め用塗料。

Claims (7)

1. 金属基体に形成した取付固定部に接地領域を形成した回路基板を載置し、固定ボルトを前記回路基板を挟むようにして前記取付固定部にねじ込んで、前記回路基板を前記取付固定部に固定すると共に、前記固定ボルトによって前記接地領域と前記取付固定部を電気的に導通するものであって、
   前記固定ボルトのねじ先端側に前記固定ボルトを形成する金属面が露出する先端側露出部を形成し、前記先端側露出部より前記固定ボルトの頭部側のねじ面の一部領域に緩み止め用塗料を塗布、乾燥させた緩み止め部を形成し、前記回路基板と前記取付固定部が前記固定ボルトをねじ込んで固定された状態で、前記固定ボルトの頭部が前記回路基板の前記接地領域に電気的に接続され、前記固定ボルトの前記緩み止め部によって前記取付固定部と緩み止めされ、更に前記固定ボルトの前記緩み止め部より先端の前記先端側露出部が前記取付固定部と電気的に接続されていることを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記緩み止め部が形成される長さは、前記固定ボルトのねじ面の長さに対して２０％〜５０％の範囲に決められていることを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記緩み止め部は、前記固定ボルトのねじ面のほぼ中央付近に形成されていることを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記緩み止め部に塗布される緩み止め用塗料は、エポキシ樹脂塗料を主成分とする塗料であることを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項４に記載の電子制御装置において、
   前記緩み止め部に塗布される緩み止め用塗料は、エポキシ樹脂塗料に柔軟性を付与する改質剤が混合されていることを特徴とする電子制御装置。
6. 請求項１に記載の電子制御装置において、
   前記金属基体には凹部が形成され前記凹部には電力変換回路部が配されると共に、前記電力変換回路部が金属回路基板を介して前記金属基体に固定され、
   前記取付固定部には前記電力変換回路部を制御する制御回路部を備えるガラスエポキシ回路基板が固定されることを特徴とする電子制御装置。
7. 請求項６に記載の電子制御装置において、
   前記電力変換回路部と前記制御回路部の間に電磁ノイズ遮断板が配置され、前記電磁ノイズ遮断板は前記ガラスエポキシ回路基板と前記取付固定部の間に挟まれて保持されていることを特徴とする電子制御装置。

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