JP3213707U - 電動パワーステアリング用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡略化して軽量化とコストダウンの要請に応えると共に、音や振動の発生を抑制し、製作性に優れ、樹脂カシメを堅固に行い、安定した動作で放熱性を向上した気密性の高い電動パワーステアリング用制御装置を提供する。【解決手段】箱型形状の樹脂ケース２１０に電子部品基板２０１が収容されると共にカバー２２０が装着され、アシスト制御用モータに固定する固定部２３０を具備して成る電動パワーステアリング用制御装置であり、樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄ、２１２Ａ〜２１２Ｄを用いて樹脂カシメを行い、電子部品基板とカバーを固定する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリングに用いられる電動パワーステアリング用制御装置に関するものであり、特にケースを樹脂製とし軽量化を図ると共に、樹脂カシメによって電子部品基板及びカバーを樹脂ケースに気密性高く、堅固に固定した構造の電動パワーステアリング用制御装置に関する。

従来から、車両には当該車両の制御や利便性の向上のために、モータとその制御装置とが多数用いられている。例えば、その一例として、車両の操舵力を軽減しアシストする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、こうした電動パワーステアリング装置は、モータとその制御装置を主要な構成要素としている。

電動パワーステアリング装置は、車両の操舵系にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、モータの駆動力を減速機構を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。そして、このような電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速機構３の減速ギア、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速機構３の減速ギアを介してコラム軸２に連結されている。なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータに連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。

そして、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）を基幹部品として構成され、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）５０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ５０から受信することも可能である。また、ＣＡＮ５０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ５１も接続可能である。

コントロールユニット３０では、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ５０から送信された）車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、モータ２０に供給する電流を制御する。

このようなコントロールユニット３０は、マイコンやコンデンサ、パワーデバイス等の電子部品を基板（３０１，３０２）に装着され、図２（Ａ）に示すような筐体状の電動パワーステアリング用制御装置３００内に収容され、電動パワーステアリング用制御装置３００は図示底部の固定部３１０などを介してモータ２０に取付けられる。電動パワーステアリング用制御装置３００の本体は、底部に放熱材料のヒートシンク（３３１）を敷設された箱型状のケース３３０で構成され、ケース３３０の外側面にはコネクタ（３３２）及びモータ出力端子３３３が接続されている。また、ケース３３０の内部に、マイコンなどの電子部品を装着された制御基板（３０１）及びパワーデバイスを搭載され大電流を扱うパワー基板（３０２）を収容して固定すると共に、ケース３３０の上面に蓋状のカバー３２０が取り付けられている。カバー３２０の側面の一部に、図示下方に延伸して内側に折曲された取付け片３２１が設けられており、図２（Ｂ）に示すように取付け片３２１をケース３３０の側面部で曲げカシメを行い、カバー３２０をケース３３０に取り付ける。

図３は電動パワーステアリング用制御装置３００の展開図を示しており、箱型状のケース３３０の底部にはヒートシンク３３１が敷設され、外側面にコネクタ３３２及びモータ出力端子３３３が接続されている。また、パワー基板３０２はヒートシンク３３１上に設置されてネジで固定され、その上に更に制御基板３０１を設置してネジで固定し、更にその上にカバー３２０を被せてカシメる構成を採用している。

このような電動パワーステアリング用制御装置とモータを一体化した電動パワーステアリング装置について、電動パワーステアリング装置を車両内に装着する場合、狭いスペースに収めるために、より高い搭載性能が要求されている。また、電動パワーステアリング装置を車両内に装着する場合、制御装置の雰囲気温度は、装着する場所の外部環境（例えばエンジンルームに装着された場合には、付近に配置されたエンジン等）からの熱による影響により、大幅に変動することになる。さらに、制御装置には電流制御用の半導体スイッチング素子、電流検出用のシャント抵抗、リップル吸収用の大容量コンデンサなどの発熱部品が使用され、これらの発熱が蓄積されて制御装置の内部における最大温度と温度変化幅はさらに大きくなる。

そのため、車両に搭載される電動パワーステアリング用制御装置では、こうした発熱を如何に外部に放出するかが重要な問題となっている。また、制御装置内において、金属導体を金属基板や絶縁基板の配線パターンに半田接続した場合、半田接続部分には大きな熱ストレスが加わり、特に絶縁基板においては半田クラックを生じて、耐久性や耐衝撃性が低下するという課題の発生も考えられる。

さらに、電動パワーステアリング装置においては、従来、制御装置のケースはアルミダイキャストなどで構成されており、モータにその制御装置を組付ける構成を採用する場合には、放熱性を高めるために、制御装置に備えられているヒートシンクを大型化する傾向がある。しかし、その反面、制御装置には、より軽量化や小型化が求められているため、重量を増加させずに効率的な放熱を達成することが必要とされている。

こうした背景の下で、電動パワーステアリング用制御装置の体格を小さくして放熱性を向上させることを目的として、例えば特開２０１２−２０００８８号公報（特許文献１）に開示された装置が提案されている。

特許文献１には、平板状のヒートシンクの上に、パワー素子を含む比較的高さの低い電子部品が搭載されてモールドされた第１モジュール部と、樹脂ケースと、電解コンデンサ等の比較的高さの高い電子部品が基板に実装された第２モジュールと、カバーとから構成されたモータ駆動装置が開示されている。第２のモジュール部は第１のモジュール部のモールド主面の法線方向に配置されており、第１のモジュール部は、比較的高さの高い電子部品を含まないため、パワー素子等の上部に有効に利用されない空間が形成されることを防止している。また、上記構成により、モータ駆動装置の体格を小さくすることができ、パワー素子の発熱に対する放熱特性が向上する。

しかし、特許文献１に開示されている従来装置では、第１モジュール部の下面にヒートシンクを配した上で、第１モジュール部と第２モジュール部とを、上下に面を有しない４面から成る略長方形状の枠体から成る樹脂ケースに収め、当該樹脂ケースはヒートシンクとカバーの中間部に位置する構成とし、これら全体に更にカバーを覆い被せる構造を採用している。そのため、特許文献１に記載の装置では構成要素が多くなり、軽量化の要請に十分に対応できず、放熱効率の向上にも、なお課題がある。

更に、従来は制御基板とパワー基板の２枚構成であるが、最近、１枚化した電子部品基板とすることにより、従来比薄型の電動パワーステアリング装置が出現している。また、モータに制御装置を組付ける構成では、より放熱性を高めるためにヒートシンクは大型化の傾向であるが、制御装置には搭載性と軽量化が求められている。

かかる要請に応える従来技術として、特開２０１３−１０３５３４号公報（特許文献２）に開示された電動パワーステアリング用電子制御ユニットが提案されている。特許文献２のユニットでは図４に示すように、制御基板３５１とパワー基板３５２は、外部接続コネクタ３５３が一体形成された樹脂製のコネクタケース３５０を介して積層され、コネクタケース３５０の第１及び第２の縁部には、実装部品を接続するインサートモールド成形された端子群３５６Ａ〜３５６Ｃがそれぞれ実装されている。制御基板３５１に実装された実装部品３５４のそれぞれは第１の端子群と第２の縁部に実装された端子群のうち、近くに位置する端子群に選択的に接続される配線レイアウト構造を有しており、より小型化を図ると共に、配線設計の自由度を得ながら装置の信頼性を向上させることができる電動パワーステアリング用電子制御ユニットを示している。

特開２０１２−２０００８８号公報 特開２０１３−１０３５３４号公報 特開２０１４−２２６７９号公報

しかし、特許文献２に開示されているような電動パワーステアリング用制御装置では、制御基板は、コネクタケースにネジで端部が固定され、また、パワー基板と共に、カバーとヒートシンクに挟まれ、４個のネジで固定されており、軽量化の課題が残ると共に、振動等に起因してネジが緩んでしまう問題がある。

また、図２で示すような一般的な電動パワーステアリング用制御装置では、カバーを取付け片による曲げカシメでケースに固定しているため、固定部が安定せず、音や振動の発生に繋がっている。

更に基板のカシメ固定として、例えば特開２０１４−２２６７９号（特許文献３）には、フレキシブルプリント基板を固定する熱カシメの技術が開示されている。しかしながら、特許文献３の手法では、嵌合用凸部と嵌合用凹部を備えると共に、フレキシブルプリント基板には嵌合用凹部として外周に切り込み部を有する貫通孔を備えている構造であり、構造が複雑で、製造コストがアップする問題がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリングの制御装置の構成要素を簡略化して軽量化とコストダウンの要請に応えると共に、音や振動の発生を抑制し、製作性に優れ、樹脂カシメを堅固に行い、安定した動作で放熱性を向上した気密性の高い電動パワーステアリング用制御装置を提供することにある。

本発明は電動パワーステアリング用制御装置に関し、本発明の上記目的は、箱型形状の樹脂ケースに電子部品基板が収容されると共にカバーが装着され、アシスト制御用モータに固定する固定部を具備して成ることにより達成される。

本発明の上記目的は、前記樹脂ケースに一体的にヒートシンクが設けられており、前記電子部品基板が前記ヒートシンクに接触されていることにより、或いは前記電子部品基板及び前記カバーが前記樹脂ケースに樹脂カシメで固定されていることにより、或いは前記樹脂ケースに嵌め込み溝部が設けられ、前記カバーを前記嵌め込み溝部に係合させて前記カバーを前記樹脂ケースに固定していることにより、或いは前記カバーが金属製であり、前記カバーの内側に絞り構造が設けられ、前記電子部品基板が前記絞り構造に接触されていることにより、より効果的に達成される。

また、本発明は、外側面に各種コネクタを接続され、内部に電子部品基板を収容した樹脂ケースの上部にカバーを取り付けて成る電動パワーステアリング用制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記樹脂ケースから上方向に延伸する複数の基板固定用樹脂製ボスと、前記樹脂ケースから上方向に延伸する複数のカバー固定用樹脂製ボスとを用いて樹脂カシメを行い、前記電子部品基板と前記カバーを固定したことにより達成される。

本発明の上記目的は、前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスは、前記樹脂ケースの製作時に一体成型されていることにより、或いは前記カバーは金属製であり、ＥＭＣ耐性及びＥＭＩ特性を有していることにより、或いは前記カバーは樹脂製であり、導電性を表面処理により付与され、ＥＭＣ耐性及びＥＭＩ特性を有していることにより、或いは前記電子部品基板には、前記基板固定用樹脂製ボスと樹脂カシメを行う第１固定孔が設けられると共に、前記第１固定孔の周辺に第１締結部が設けられ、前記カバーには、前記カバー固定用樹脂製ボスと樹脂カシメを行う第２固定孔が設けられると共に、前記第２固定孔の周辺に第２締結部が設けられ、前記電子部品基板の樹脂カシメでは、前記第１締結部に前記基板固定用樹脂製ボスの先端部が変形して被さるように固定され、前記カバーの樹脂カシメでは、前記第２締結部に前記カバー固定用樹脂製ボスの先端部が変形して被さるように固定されていることにより、或いは前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスの各断面が円形状であると共に、前記第１固定孔及び前記第２固定孔が円形状であることにより、或いは前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスの各断面が角状であると共に、前記第１固定孔及び前記第２固定孔が角状であることにより、或いは前記第１締結部が前記第１固定孔の周辺に放射状に設けられ、前記第２締結部が前記第２固定孔の周辺に放射状に設けられていることにより、或いは前記第１突起部が前記第１固定孔の形状に沿って設けられ、前記第２突起部が前記第２固定孔の形状に沿って設けられていることにより、或いは前記第１締結部が凸状の突起物であり、前記第２締結部が凸状の突起物であることにより、或いは前記第１締結部が凹状の穴部であり、前記第２締結部が凹状の穴部であることにより、或いは前記樹脂ケースの周縁部に設けられた嵌め込み溝部に前記カバーの係合部を嵌め込んで気密性を高めたことにより、或いは前記樹脂ケースの周縁部の全周に前記嵌め込み溝部が形成されており、前記カバーの係合部が前記嵌め込み溝部の全周に嵌め込まれて前記カバーが固定されることにより、或いは前記カバーが、前記樹脂ケースの上方向への厚みを増加させることにより、前記カバーの深絞り加工を無くした板状カバーで構成されていることにより、或いは前記樹脂ケースの金属部が前記電子部品基板若しくは電子部品に第１のＴＩＭを介して接触され、前記電子部品基板の放熱性を高めたことにより、或いは前記カバーが金属製であり、前記カバーは内部へ絞り加工が行われた絞り構造を備え、前記絞り構造の先端面が前記電子部品基板若しくは前記電子部品に第２のＴＩＭを介して接触されていることにより、或いは前記金属製カバーは内部へ絞り加工が行われた絞り構造を備え、前記絞り構造の先端部が前記電子部品基板若しくは電子部品と第１のＴＩＭを介して接触され、かつ前記樹脂ケースの金属部が前記電子部品基板若しくは前記電子部品に第２のＴＩＭを介して接触され、前記電子部品基板の放熱性を高めたことにより、より効果的に達成される。

本発明では、従来アルミダイキャストで構成していたケース部分のコネクタ周辺の全周（側面の全周）を樹脂化すると共に、車体等に装着する底面部をアルミダイキャストとし、カバーをＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキした鋼板の一種）等の金属製又は樹脂製としているので、全体の軽量化が達成される。電子部品基板の固定とカバーの固定を樹脂カシメにしているので、ネジ部品数削減のコストダウンが可能となり、軽量化も達成される。

また、従来のカバーの固定では、取付け片による曲げカシメを行っているため安定せず、音や振動の発生に繋がっていたが、本発明では樹脂カシメで行うことでカバーの固定が安定し、更に固定点が天面に来るため、音や振動の抑制も可能となる。樹脂カシメの手法として、固定孔の周辺に放射状若しくは形状に沿って凹部又は凸部の締結部を設け、その上に被さるように樹脂でカシメているので、堅固にカバーや基板を固定することができ、ガタの防止を図ることができる。

さらには、樹脂ケースに一体成型された樹脂製ボスを位置決めに使用でき、他部に位置決め用部材を設ける必要がないため、形状（構造）の簡素化が可能となり、制御装置の軽量化とコストダウンを実現できる。

また、本発明では、樹脂ケースの周縁部に嵌め込み溝部を設け、カバーの係合部を嵌め込み溝部に嵌め込んで装着しているので、気密性と密着性を高めることができる。本発明では、樹脂ケースの金属部（アルミダイキャストＡＤＣ１２等で成るヒートシンク）を電子部品（基板）にＴＩＭ（放熱性材料）を介して接触させているので、電子部品の放熱性を向上することができる。カバーをＳＥＣＣ等の金属製とした場合には、上記ＴＩＭに加え、或いは単独で、カバーについては内部へ絞り加工を行って絞り構造を設け、絞り構造の先端面（表面）を、電子部品基板上の放熱部品に別のＴＩＭを介して接触させているので、電子部品基板の放熱性を一層向上することができる。

その他、固定部品（基板、カバー、端子台）の全てを樹脂カシメで固定することが可能であり、同一設備での製造が可能となる利点がある。

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を示す図である。 電動パワーステアリング用制御装置の一般的な構造例を示す外観斜視図及びその一部詳細図である。 図２に示す電動パワーステアリング用制御装置の展開図である。 従来の電動パワーステアリング用制御装置の一例を示すケース構造図である。 本発明の構成例を示す外観図である。 本発明の構成例を示す展開図である。 本発明の組立例を示す一部斜視の展開図である。 金属部（ヒートシンク）及び樹脂ケースの構造例を示す斜視図である。 装置本体の下方（底部）から見た斜視図である。 本発明の樹脂ケースの一例を示す平面図である。 樹脂ケースの嵌め込み溝部とカバーの係合例を示す斜視構造図である。 樹脂ケースに箱型状のカバーを取付ける様子を示す斜視図である。 樹脂ケースに平板状のカバーを取付ける様子を示す斜視図である。 本発明の放熱形態の一例を示す断面構造図である。 本発明の放熱形態の他の例を示す断面構造図である。 本発明の放熱形態の更に他のを示す断面構造図である。 制御基板及びパワー基板に対する放熱構造例を示す断面構造図である。 樹脂カシメ前の構造例を示す断面図及び平面図である。 樹脂カシメ後の構造例を示す断面図及び平面図である。 樹脂カシメ部（締結部）の他の例を示す平面図である。 樹脂カシメ部（締結部）の更に他の例を示す平面図である。 凹状締結部の構造例を示す断面図である。

本発明に係る電動パワーステアリング用制御装置では、従来のパワー基板と制御基板を１枚の電子部品基板とし、制御装置の本体となる箱型状のケースを樹脂製とし、車体等に装着する底面部をアルミダイキャストとして結合している。樹脂ケースの内面側には、一体的に、樹脂ケースから上方向に延伸する複数の基板固定用樹脂製ボスが垂設されると共に、基板固定用樹脂製ボスとは異なる位置に、樹脂ケースから上方向に延伸する複数のカバー固定用樹脂製ボスが垂設されている。基板固定用樹脂製ボスは電子部品基板の固定孔と係合されて樹脂カシメがなされ、カバー固定用樹脂製ボスはカバーの固定孔と係合されて樹脂カシメがなされ、電子部品基板とカバーが樹脂ケースに堅固に固定される。

本発明では特に樹脂カシメを堅固に且つ簡易な構造で行うため、カバー及び電子部品基板の各固定孔の周辺に放射状、若しくは各固定孔の形状に沿って凹部形状又は凸部形状の締結部を設け、その上に被さるように樹脂でカシメている。そのため、カバーや基板を樹脂カバーに堅固に固定することができ、固定が安定し、ガタツキもなくなる。

本発明では、従来アルミダイキャストで構成していたケースのコネクタ周辺の全周（側面の全周）を樹脂化すると共に、ケースの底面部だけをアルミダイキャストとし、カバーをＳＥＣＣ等の金属製又は樹脂製としている。また、制御基板とパワー基板を１枚の電子部品基板としているので、全体の軽量化が達成され、電子部品基板の固定とカバーの固定を樹脂カシメにしているので、ネジ部品数削減とコストダウンが可能となる。

特に従来基板及びカバーの固定はネジで行っていたが、本発明では樹脂カシメで行うので部品点数の削減、コストダウンを図ることができると共に、カシメ用の樹脂製ボスを位置決めに使用でき、他の手段による位置決め部材が不要となるため、形状若しくは構造を簡易化できる。また、従来カバーの固定は曲げカシメで行っていたので固定部が安定せず、音や振動の発生に繋がっていたが、本発明では樹脂カシメで行うため固定部が安定し、更に固定部が天面に来るため音や振動の抑制も可能となる。その他固定部品の全てを樹脂カシメで固定することが可能であり、同一設備での製造が可能となり、コストダウンを図ることができる。

更に、本発明では電子部品基板の放熱性を向上するため、カバーが樹脂製又は金属製の場合には、樹脂ケースの金属部（アルミダイキャストＡＤＣ１２等で成るヒートシンク）を電子部品基板（若しくは電子部品）にＴＩＭ（放熱性材料）を介して接触させる。また、カバーが金属製の場合には、カバーの内部へ絞り加工を行って絞り構造を形成し、絞り構造の先端部をＴＩＭを介して電子部品基板（若しくは電子部品）に接触させるか、更にそれに加え、樹脂ケースの金属部（ヒートシンク）を電子部品基板（若しくは電子部品）にＴＩＭを介して接触させ、放熱性を向上している。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図５は、本発明に係る電動パワーステアリング用制御装置２００の外観例を示しており、装置本体はコネクタ周辺の全周（側面の全周）を樹脂化された樹脂ケース２１０で構成されており、上面には蓋状のカバー２２０が内部を密閉するように取付けられている。ケース２１０の底面にはアルミダイキャストの固定部２３０が設けられると共に、外側面には各種コネクタ（図５ではモータ出力端子２４０）が設けられている。

図６はその展開図であり、図６（Ｃ）に示すように箱型状の樹脂ケース２１０の底面部には、熱伝導性金属で成るヒートシンク２１３が設けられ、内面側には一体構造で、樹脂ケース２１０から上方向に延伸する４本の円柱状の基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄと、樹脂ケース２１０から上方向に延伸する４本の円柱状のカバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄとが垂設されている。カバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄの高さは、基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄよりも高くなっている。また、図６（Ｂ）に示すように電子部品基板２０１は１枚であり、電子部品基板２０１にマイコンやコンデンサ、パワーデバイスなどの電子部品が装着されている（図では省略）。電子部品基板２０１には、基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄと係合して樹脂カシメする円形状の固定孔２０１Ａ〜２０１Ｄが設けられると共に、カバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄを貫通させる貫通孔２０２Ａ〜２０２Ｄが設けられている。また、図６（Ａ）に示すように、ＳＥＣＣ、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）、アルミ等の金属製若しくは樹脂製のカバー２２０には、カバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄと係合し、樹脂カシメを行う固定孔２２０Ａ〜２２０Ｄが設けられている。また、カバー２２０の縁部に沿って垂設されている壁状の係合部２２０−１が設けられており、係合部２２０−１が樹脂ケース２１０の縁部上端面と接触して気密性を高める。

電動パワーステアリング用制御装置２００を製造する場合には、最初に樹脂ケース２１０に電子部品基板２０１を固定（樹脂カシメ）し、その後にカバー２２０を被せて固定（樹脂カシメ）する。

電子部品基板２０１を樹脂ケース２１０に固定する際、電子部品基板２０１に設けられている固定孔２０１Ａ〜２０１Ｄ及び貫通孔２０２Ａ〜２０２Ｄと、基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄ及びカバー固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄとを係合させ、基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄと固定孔２０１Ａ〜２０１Ｄとを樹脂カシメして電子部品基板２０１を固定する。電子部品基板２０１を樹脂カシメした状態が図７（Ｂ）である。

この状態では、電子部品基板２０１の上面からカバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄの先端部が突出しており、カバー２２０を装着する際には、カバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄの先端部と固定孔２２０Ａ〜２２０Ｄを位置決めして係合させ、天面の４ヵ所で樹脂カシメしてカバー２２０を固定する。カバー２２０の固定により、完成した状態が図５の斜視図である。本発明の制御装置２００は、固定部２３０を介してモータに取付けられる。

また、本発明の制御装置２００は、さらに一般的な制御装置に必要とされる外部機器との入出力等を行うコネクタや端子等を併せて一体成型することも可能である。その製造に当たっては、ヒートシンク２１３を樹脂ケース２１０と一体成型する際に、併せてコネクタや端子等の一体成型を行うことが可能である。そのため、樹脂ケース２１０に更に端子やコネクタを一体成型によって設けた場合には、制御装置２００全体の一層の軽量化を図ることが可能であり、更に、制御装置の生産工程において、ネジ締めタクトが削減可能になるという利点を有している。

次に、ヒートシンク２１３について説明する。

図８（Ａ）は、一面（ケース内面側）が平面であり、他面（ケース外面側）の一部に複数列の放熱用フィン２１３Ｅが設けられたヒートシンク２１３の構造例を示しており、四隅には樹脂ケース２１０に固定するための取付け孔２１３Ａ〜２１３Ｄが設けられている。図８（Ｂ）は、ヒートシンク２１３を収容する箱型の樹脂ケース２１０の斜視図であり、本図では基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄ及びケース固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄの表示を省略している。図９は、ヒートシンク２１３を樹脂ケース２１０に設けた装置本体の下方（底部）からの斜視図であり、箱型状の樹脂ケース２１０の底部にヒートシンク２１３のフィン２１３Ｅが露出すると共に、ダイキャスト構成の固定部２３０が接続されている。

なお、ヒートシンク２１３は、例えば、アルミニウムなどの材料を押し出し成型等の手段により形成することが可能である。この場合には、取付け孔２１３Ａ〜２１３Ｄは不要である。

従来の制御装置のヒートシンクは、制御装置本体の一部に放熱用のフィンなどを予め複数成型して形成するか、或いは、制御装置本体の一部（底面部等）に、放熱用のフィンなどを別途取り付ける等の手段により構成されている。そのため、装置本体の一部にフィンを予め形成する方法では、制御装置本体と同一材料で形成する必要があり、また、制御装置本体の一部（底面部等）に別途取り付ける構造とした場合には、取付けのための作業工程が必要となり、装置の小型化を阻害する要因にもなっている。

これに対して、本発明のヒートシンク２１３の場合には材料選択の自由度があり、従来の制御装置に使用されているアルミダイキャスト（例えばアルミダイキャストＡＤＣ１２等）に代えて、アルミニウム合金（例えばＡ６０００系等）等を選択することも可能である。そして、ヒートシンク２１３の素材をアルミダイキャストからアルミニウム合金に変更して用いる場合には、Ａ６０００系等のアルミニウム合金は、アルミダイキャストＡＤＣ１２等に比べて２倍以上の熱伝導率があるため、放熱特性の向上を図ることが可能である。

また、本発明のヒートシンク２１３は上記形態に限られず、樹脂ケース２１０の形態や設置場所に応じて、樹脂ケース２１０と共に、放熱性及び軽量化の要請を考慮した上で、任意に選択することが可能である。

本発明の制御装置２００のうち、樹脂材により構成される箱型状の樹脂ケース２１０は、図６（Ｃ）、図８（Ｂ）及び図９に示すように、ヒートシンク２１３をベースとして組み込むことにより、放熱性の向上と軽量化のために、機能的に一体となるように形成されている。そして、樹脂材により構成される樹脂ケース２１０の形態は、ヒートシンク２１３の形状や制御装置を組み込む場所により選択が可能であるが、本実施形態においては、基本的には箱型の形状を有しており、蓋部分を除いた場合であっても、箱型形状の４つの側面と１つの底面を有する構成となっている。そのため、５面を樹脂材で一体的に構成することが可能であることから、制御装置のケースに必要とされる素材の量を低減することが可能であり、これによって、従来のものよりも一層コストダウンを図ることが可能である。

また、箱型に形成した樹脂ケース２１０の底面部分の一部には、ヒートシンク２１３が一体的に組み込まれて構成されている。これは、樹脂ケース２１０とヒートシンク２１３とを機能的に一体化することを目的とするものであり、このように構成することにより、底面部分が樹脂ケース２１０とヒートシンク２１３とで一体的に構成され、重量の軽減と熱伝達効率の向上とを同時に図ることが可能となる。なお、上記一体化する箇所は底面部分のみならず、樹脂ケース２１０の側面や底部から側面にかけての領域とすることも可能である。そして、一体成型の手段は、樹脂ケース２１０とヒートシンク２１３の比率や構造に応じて、インサート成形やアウトサート成形等の手段を選択することも可能である。そのため、本発明の実施にあたっては、ヒートシンク２１３を形成してからその周囲に樹脂ケース２１０を形成する方法を採用しても良いし、ヒートシンク２１３と樹脂ケース２１０とを個別に形成し、その後にこれらの構成要素を一体的に形成する方法を採用しても良い。

また、本発明では電動パワーステアリング用制御装置２００の気密性を高めるため、図１０に示すように樹脂ケース２１０の周縁の上面部に、全周にわたって凹状の嵌め込み溝部２１０Ａを設けている。嵌め込み溝部２１０Ａの詳細は図１１（Ａ）に示され、樹脂ケース２１０の周縁部材のほぼ中央に沿って所定深さの嵌め込み溝部２１０Ａが設けられており、図１１（Ｂ）に示すように、カバー２２０の縁部に沿って垂設されている係合部２２０−１が、嵌め込み溝部２１０Ａに嵌めこまれて係合するようになっている。樹脂ケース２１０が樹脂であるため、嵌め込み溝部２１０Ａの形成も容易にできる。この嵌め込み溝部２１０Ａに対して、図１１（Ｂ）及び図１２（Ａ），（Ｂ）に示すようにカバー２２０の係合部２２０−１を差し込んで嵌め込み、カバー２２０を固定する。これにより気密性及び密着性が向上すると共に、振動抑制効果がある。なお、図１２（Ａ）では、電子部品基板２０１の表示を省略している。

また、樹脂ケース２１０の上方向への厚みを増加させることにより、カバーの深絞り形状をなくすことが可能となり、図１３（Ａ）に示すようなフラットな平板状のカバー２２１とすることができる。この場合にも、カバー２２１の縁部に嵌め込み溝部２１０Ａに係合する係合部を設けることにより、カバー２２１を樹脂ケース２１０に気密性高く装着することができる。この場合にはカバー２２１がフラット構造であるため、製造コストを一層削減することができる。

カバー２２０及び２２１は樹脂製でも金属製でも良いが、樹脂ケース２１０を含む樹脂材は、制御装置２００を組み込む場所等に応じて選択が可能である。基本的には耐衝撃性があり、熱伝導特性に優れたものが望ましく、更に電磁シールド性のあるものが望ましい。そして、熱伝導性に優れた素材としては、例えば放熱性の優れたポリカーボネート樹脂やエンジニアリングプラスチック等を用いることが可能であり、このような熱伝導性に優れた素材を選択した場合には、更に放熱性の向上を図ることが可能である。また、電磁シールド性のあるものが望ましいのは、制御装置２００の内外からの電磁波等の影響を低減するためであり、熱伝導性に優れた素材に、フェライトなどの磁性粉やカーボンファイバを練り込んだ素材などを選択して用いることが可能である。樹脂の表面を導電性良くするために、蒸着、導電塗装、電気メッキなどの表面処理を行うことにより、ＥＭＣ(Electromagnetic Compatibility)耐性、ＥＭＩ(Electro-Magnetic
Interference)特性を有することになり、ノイズ対策としても効果が大きい。

また、カバー２２０又は２２１をＳＥＣＣやＳＰＣＣ等の金属製とした場合にも、ＥＭＣ耐性、ＥＭＩ特性を有する電動パワーステアリング用制御装置を実現できる。

なお、上述した実施形態では４本の基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄ及びカバー固定用樹脂製ボス２１２Ａ〜２１２Ｄとしているが、任意の本数を適宜選択でき、形状も円柱状に限定されるものではなく、角柱であっても良い。また、垂設する位置も図６に示す位置に限定されず、任意の場所に設けることが可能である。

カバー２２０及び２２１は樹脂製でも金属製でも良いが、いずれの場合にも、電子部品の放熱は例えば図１４に示す構造で行う（放熱形態１）。即ち、樹脂ケース２１０の内部底面にはアルミなどの金属部（ヒートシンク）２１５が設けられており、金属部２１５の上面（図示）に層状に設けられたＴＩＭ（放熱材料）２６０を介して電子部品基板２０１若しくは電子部品に接触させる。この構造により、電子部品の発熱はＴＩＭ２６０、金属部２１５を経て効率良く放熱される。

ＳＰＣＣ、ＳＥＣＣ、アルミ等で成る金属製カバーとした場合、従来では、金属製カバーと基板搭載電子部品との間は図１４に示すように隙間を設けているが、本発明の放熱形態２では図１５に示すように、金属製カバー２２０の内側に絞り加工を行って絞り構造２２３を備え、絞り構造２２３の先端部（図示の下方側）をＴＩＭ２６１を介して電子部品基板２０１若しくは電子部品と接触させている。これにより、電子部品基板２０１の発熱はＴＩＭ２６１、絞り構造２２３の第１の放熱経路と、ＴＩＭ２６０、金属部２１５の第２の放熱経路とで放熱がなされ、放熱効果が一層期待できる。

金属製カバー２２０とした場合は、第１の放熱経路だけとし、図１６に示すように金属部２１５がない簡易な構造とすることができる（放熱形態３）。また、樹脂ケース２１０とし、制御基板とパワー基板の２枚とした場合の構造例は図１７であり、カバー２２０は樹脂製であっても金属製でも良く、カバー２２０は樹脂カシメで固定する。

なお、金属カバーの内側への絞り構造２２３の替わりに、熱伝導率の良い材料を介挿させても良い。また、各部品の高さが半田浮動等により、設計値から上下方向の部品高さ寸法がバラツクことにより、金属製カバーと発熱電子部品との密着性の悪化が懸念されるが、ＴＩＭ２６０又は２６１の厚さを工夫することで解決できる。

更に本発明では、樹脂カシメを堅固にかつ簡易な構造で行うため、カバー２２０及び電子部品基板２０１の樹脂カシメを以下のように行う。平板上カバー２２１でも同様であるが、ここでは箱型形状のカバー２２０について説明する。また、カバー２２０及び電子部品基板２０１の樹脂カシメは同様であるので、以下ではカバー２２０の樹脂カシメについて説明するが、電子部品基板２０１についても同様である。

カバー２２０の固定孔２２０Ａの周辺には図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、凸状で長形状の突起物２２６が締結部として、固定孔２２０Ａの形状に沿って設けられており、固定孔２２０Ａに係合されたカバー固定用樹脂製ボス２１２Ａの先端部を樹脂カシメする。この樹脂カシメにより、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カバー固定用樹脂製ボス２１２Ａの樹脂が突起物２２６の全体若しくはその一部を被うので、堅固な固定が可能である。なお、図１８（Ａ）及び図１９（Ａ）はカシメ部の断面図であり、図１８（Ｂ）及び図１９（Ｂ）はカシメ部の平面図である。

図２０は、締結部としての突起物２２６の他の例を平面図で示しており、図２０（Ａ）では固定部２２０Ａの周辺に放射状若しくは形状に沿って長形状の突起物２２６Ａが設けられており、図２０（Ｂ）では固定部２２０Ａの周辺に放射状若しくは形状に沿って円弧状の突起物２２６Ｂが設けられている。また、図２０（Ｃ）では固定部２２０Ａの周辺に放射状若しくは形状に沿って四角の突起物２２６Ｃが設けられている。なお、突起物２２６、２２６Ａ〜２２６Ｃの数やサイズ、高さ等は適宜選定することができる。

上述の実施形態では基板固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄ及びカバー固定用樹脂製ボス２１１Ａ〜２１１Ｄの断面形状を円形としているが、断面形状が矩形の角柱であって良い。この場合には、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように固定孔２２０Ａ−１は相似形の矩形であり、その周辺に形状に沿って複数の突起物２２６−１、２２６−２が設けられる。

また、上述では締結部を凸状の形状としているが、図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、凹状の穴部２２７−１、２２７−２としても良い。この場合には、樹脂カシメにより穴部２２７−１、２２７−２に樹脂が流入して、堅固な固定が可能となり、ガタを防止することができる。

電子部品基板２０１に設ける凹凸の締結部は、銅（Ｃｕ）パターンで形成し、金属カバーではプレスで凹凸の締結部を形成し、樹脂カバーでは成型時に凹凸の締結部を形成する。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限られず、本発明の趣旨に沿って種々の変形を施した形態のものを用いることも可能である。

１ ハンドル
２ コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
３ 減速機構
１０ トルクセンサ
１２ 車速センサ
１３ バッテリ
１４ 舵角センサ
２０ モータ
３０ コントロールユニット（ＥＣＵ）
２００、３００ 電動パワーステアリング用制御装置
２０１ 電子部品基板
２１０ 樹脂ケース
２１０Ａ 嵌め込み溝部
２１１Ａ〜２１１Ｄ 基板固定用樹脂製ボス
２１２Ａ〜２１２Ｄ カバー固定用樹脂製ボス
２１３、３１３ ヒートシンク
２１５ 金属部（ヒートシンク）
２２０、３２０ カバー
２２３ 絞り構造
２３０、３１０ 固定部
２６０、２６１ ＴＩＭ
３０１、３５１ 制御基板
３０２、３５２ パワー基板
３３０ ケース
３５０ コネクタケース

Claims (22)

1. 箱型形状の樹脂ケースに電子部品基板が収容されると共にカバーが装着され、アシスト制御用モータに固定する固定部を具備して成ることを特徴とする電動パワーステアリング用制御装置。
2. 前記樹脂ケースに一体的にヒートシンクが設けられており、前記電子部品基板が前記ヒートシンクに接触されている請求項１に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
3. 前記電子部品基板及び前記カバーが前記樹脂ケースに樹脂カシメで固定されている請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
4. 前記樹脂ケースに嵌め込み溝部が設けられ、前記カバーを前記嵌め込み溝部に係合させて前記カバーを前記樹脂ケースに固定している請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
5. 前記カバーが金属製であり、前記カバーの内側に絞り構造が設けられ、前記電子部品基板が前記絞り構造に接触されている請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
6. 外側面に各種コネクタを接続され、内部に電子部品基板を収容した樹脂ケースの上部にカバーを取り付けて成る電動パワーステアリング用制御装置において、
   前記樹脂ケースから上方向に延伸する複数の基板固定用樹脂製ボスと、前記樹脂ケースから上方向に延伸する複数のカバー固定用樹脂製ボスとを用いて樹脂カシメを行い、前記電子部品基板と前記カバーを固定したことを特徴とする電動パワーステアリング用制御装置。
7. 前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスは、前記樹脂ケースの製作時に一体成型されている請求項６に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
8. 前記カバーは金属製であり、ＥＭＣ耐性及びＥＭＩ特性を有している請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
9. 前記カバーは樹脂製であり、導電性を表面処理により付与され、ＥＭＣ耐性及びＥＭＩ特性を有している請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
10. 前記電子部品基板には、前記基板固定用樹脂製ボスと樹脂カシメを行う第１固定孔が設けられると共に、前記第１固定孔の周辺に第１締結部が設けられ、前記カバーには、前記カバー固定用樹脂製ボスと樹脂カシメを行う第２固定孔が設けられると共に、前記第２固定孔の周辺に第２締結部が設けられ、
    前記電子部品基板の樹脂カシメでは、前記第１締結部に前記基板固定用樹脂製ボスの先端部が変形して被さるように固定され、前記カバーの樹脂カシメでは、前記第２締結部に前記カバー固定用樹脂製ボスの先端部が変形して被さるように固定されている請求項６乃至９のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
11. 前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスの各断面が円形状であると共に、前記第１固定孔及び前記第２固定孔が円形状である請求項１０に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
12. 前記基板固定用樹脂製ボス及び前記カバー固定用樹脂製ボスの各断面が角状であると共に、前記第１固定孔及び前記第２固定孔が角状である請求項１０に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
13. 前記第１締結部が前記第１固定孔の周辺に放射状に設けられ、前記第２締結部が前記第２固定孔の周辺に放射状に設けられている請求項１１又は１２に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
14. 前記第１突起部が前記第１固定孔の形状に沿って設けられ、前記第２突起部が前記第２固定孔の形状に沿って設けられている請求項１１又は１２に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
15. 前記第１締結部が凸状の突起物であり、前記第２締結部が凸状の突起物である請求項１０乃至１４のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
16. 前記第１締結部が凹状の穴部であり、前記第２締結部が凹状の穴部である請求項１０乃至１４のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
17. 前記樹脂ケースの周縁部に設けられた嵌め込み溝部に前記カバーの係合部を嵌め込んで気密性を高めた請求項６乃至９のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
18. 前記樹脂ケースの周縁部の全周に前記嵌め込み溝部が形成されており、前記カバーの係合部が前記嵌め込み溝部の全周に嵌め込まれて前記カバーが固定される請求項１７に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
19. 前記カバーが、前記樹脂ケースの上方向への厚みを増加させることにより、前記カバーの深絞り加工を無くした板状カバーで構成されている請求項１７又は１８に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
20. 前記樹脂ケースの金属部が前記電子部品基板若しくは電子部品に第１のＴＩＭを介して接触され、前記電子部品基板の放熱性を高めた請求項６乃至９のいずれかに記載の電動パワーステアリング用制御装置。
21. 前記カバーが金属製であり、前記カバーは内部へ絞り加工が行われた絞り構造を備え、前記絞り構造の先端面が前記電子部品基板若しくは前記電子部品に第２のＴＩＭを介して接触されている請求項２０に記載の電動パワーステアリング用制御装置。
22. 前記金属製カバーは内部へ絞り加工が行われた絞り構造を備え、前記絞り構造の先端部が前記電子部品基板若しくは電子部品と第１のＴＩＭを介して接触され、かつ前記樹脂ケースの金属部が前記電子部品基板若しくは前記電子部品に第２のＴＩＭを介して接触され、前記電子部品基板の放熱性を高めた請求項２０に記載の電動パワーステアリング用制御装置。

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