JP4859569B2 - 電動モータの制御装置及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

電動モータの制御装置及び電動式パワーステアリング装置 Download PDF

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Description

本発明は、例えば、電動式パワーステアリング装置等に用いられる電動モータの制御装置及び電動式パワーステアリング装置に関する。
電動式パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータ、この電動モータを駆動制御する電子制御装置(ECU)、電動モータの駆動電流を供給するバッテリ、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサ、電動モータとECUとを電気的に接続するワイヤーハーネス及びコネクタ等から構成されている(例えば、特許文献1等参照)。
また、放射ノイズ、電力ロスの低減、組立工数、部品点数の削減等の観点から、電動モータとECUとの間のケーブルを省略し、制御基板等をケースに収めると共にこのケースを電動モータへ一体化する技術が知られている(例えば、特許文献2〜4等を参照)。
特開2000−203437号公報 特開2005−304203号公報 特開2004−103832号公報 特開2000−166161号公報
ところで、特許文献2に開示された技術では、ECUを収容するケースを電動モータへ固定するためには、ケースを電動モータの所定位置へ位置決めし、ECU側とモータ側にそれぞれ設けられたバスバーと呼ばれる導電部材同士を溶接やボルト等により接続すると共に、ケースを電動モータへボルトにより固定する必要があり、組み付けが容易ではないという問題があった。
また、バスバー同士を溶接やボルト等により接続すると、ECUが故障した場合に、ECUのケースのみを取り外すことが容易ではないという問題もあった。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、電動モータへの組み付け及び電動モータからの取り外しが容易な電動モータの制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明に係る電動モータの制御装置は、電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、前記制御用基板を保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定される基板保持体と、互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体及びモータ側支持体とを有し、前記基板側及びモータ側支持体は、互いの嵌合により、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに電気的に接続させると共に前記基板保持体を前記電動モータに対して所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、基板側導電部材及びモータ側導電部材を電気的に絶縁するための基板側支持体及びモータ側支持体にそれぞれモータ側嵌合部と基板側嵌合部とを形成し、これらを嵌合させることにより、基板側導電部材とモータ側導電部材とが接触して制御用基板から電動モータへの電流供給経路が形成されると共に、基板保持体が電動モータに対して所定位置に位置決めされる。この状態で、基板保持体を電動モータに固定することにより、組み付けが完了する。このように、基板保持体の電動モータへの組み付けが容易になると共に、基板保持体の電動モータからの取り外しが容易になる。
上記構成において、基板側嵌合部は、その内周にモータ側嵌合部が嵌合挿入されるように凹状に形成されており、モータ側嵌合部と基板側嵌合部との嵌合により、基板側嵌合部の内部に突出する基板側導電部材の接続部とモータ側嵌合部から突出するモータ側導電部材の接続部とが接続される、構成を採用でき、基板側導電部材の接続部は、平板状に形成され、モータ側導電部材の接続部は、基板側導電部材の接続部と互いに接触する平板部と、弾性変形力により平板部を基板側導電部材の接続部へ押し付ける弾性変形部とを有する、構成とすることができる。好ましくは、弾性変形部は、平板部に一体的に形成されている、構成とすることができる。
この構成によれば、基板側導電部材とモータ側導電部材の接続部をより確実に接触させることができる。また、インサート成形により基板側導電部材とモータ側導電部材を各支持体に容易に埋設できる。
上記構成において、基板側支持体には、駆動回路と電気的に接続される信号用端子が埋設されている、構成を採用できる。
この構成によれば、基板側支持体を信号用端子に共用できるので、部品点数を削減できる。
本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータと、電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、制御用基板を収容すると共に電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定される基板保持体と、互いに電気的に接続されて制御用基板から電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、基板側及びモータ側導電部材が一体的に設けられる電気絶縁性樹脂製の基板側及びモータ側支持体とを有し、基板側及びモータ側支持体は、互いに嵌合することにより、基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに接触させると共に基板保持体を電動モータに対して所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、ことを特徴としている。
本発明によれば、電動モータへの基板保持体の組み付けが容易になると共に、電動モータからの基板保持体の取り外しが容易になる。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施例に係る制御装置及び電動モータの外観斜視図、図2は他の方向から見た外観斜視図、図3は制御装置及び電動モータの分解斜視図、図4は他の方向から見た分解斜視図、図5は基板側支持体及び導電部材の外観斜視図、図6は基板側支持体及び導電部材の断面を含む斜視図、図7は基板側支持体及び導電部材の断面を含む他の方向から見た斜視図、図8はモータ側支持体及び導電部材の斜視図、図9はモータ側支持体の嵌合部及びモータ側導電部材の接続部を示す拡大斜視図、図10はモータ側導電部材の接続部の上面図、及び、図11は電動モータのブラケット周辺の分解斜視図である。
尚、電動モータ100は、その出力軸が図示しない車両のパワーステアリング装置の歯車と連結されてステアリングホイールの補助トルクを発生させる。
電動モータ100は、図1ないし図4に示すように、出力軸130の軸線方向の一端部に配置されたブラケット110、このブラケット110に固定された円筒状に形成されたハウジング120等を備えており、ブラケット110及びハウジング120で囲まれた内部に永久磁石や巻線等のモータに必要な構成部品を内蔵している。尚、電動モータ100としては、例えば、ブラシ付DCモータが使用される。
ブラケット110は、基板保持体としての後述するベース20を固定するための固定部111が突出して形成されていると共に、固定部111に形成された取付座面111fは、出力軸130の軸線に略平行に配置されている。
また、ブラケット110は、出力軸130を挟んだ両側にボルト等の締結手段により他の部材に固定するための貫通孔が形成されたフランジ部112が形成されている。
電動モータ100を駆動制御する制御装置10は、図1ないし図4に示すように、ベース20、カバー30、電動モータ100への駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板SB、電動モータ100への駆動電流の供給を制御する駆動回路に含まれるパワートランジスタ40、互いに電気的に接続されて制御用基板SBから電動モータ100への電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材としての基板側導電板61,62及びモータ側導電板211,212(図3又は図4参照)、基板側導電板61,62及びモータ側導電板211,212が埋設された電気絶縁性樹脂製の基板側支持体50及びモータ側支持体200等を有する。
ベース20は、例えば、アルミニウム合金等の高い熱伝導率を有する金属材料を用いてダイカストによりプレート状に形成されており、その上面の四隅に立設された支持柱21、一端部から側方へ突出形成された電動モータ100の取付座面111fへ取り付けられる取付部22、他の部分より厚肉化されてパワートランジスタ40からの熱が伝導される放熱部25等を備える。
支持柱21は、その先端部において、制御用基板SBをそれぞれ支持する。この支持柱21に制御用基板SBを介してボルトBTがねじ込まれることにより、制御用基板SBは支持柱21に固定される。
取付部22は、ボルトBTにより電動モータ100の取付座面111fへ固定される、これにより、ベース20は、電動モータ100の軸線に略平行に配置されると共に、ベース20は図2に示すように、ハウジング120から所定距離だけ離隔して配置される。このため、ベース20(制御装置)は、電動モータ100からの熱や振動の影響を受けにくくなる。
放熱部25は、他の部分より厚く形成されることにより、熱容量が増加して、パワートランジスタ40からの熱を効率よく吸収する。また、放熱部25の裏面側には、図2に示すように、放熱用のフィン26が形成されており、パワートランジスタ40からの熱を効率よく外部へ放出可能になっている。
制御用基板SBは、その両面にコンデンサやフィルタ等の各種部品が実装されていると共に、パワートランジスタ40が電気的に接続されている。また、図示しないバッテリからの電力を供給するための後述する導電板91,92や電動モータ100へ駆動電流を供給するための基板側導電板61,62が電気的に接続される。
カバー30は、制御用基板SBを覆うようにベース20に固定されると共に、基板側支持体50の外形に嵌合するように形成された嵌合部31を有する。カバー30とベース20により、制御用基板SBを収容するケースを構成している。
尚、カバー30の形成材料は特に限定されないが、制御用基板SB、特に、パワートランジスタ40から放射されるノイズを遮蔽する観点からは、磁性体を用いることが好ましい。
ここで、基板側支持体50及び基板側導電板61,62の構造について図5ないし図7を参照して説明する。
基板側支持体50は、図5ないし図7に示すように、略立方体形状に形成されており、基板側導電板61,62、図示しないバッテリからの電力供給用の導電板91,92、各種信号を伝達するための信号端子群90A、90Bがそれぞれ埋設されて一体的に設けられている。すなわち、基板側支持体50は、電気的接続部分を除いて基板側導電板61,62、電力供給用の導電板91,92、信号端子群90A、90Bをそれぞれ被覆すると共に、これらを支持している。
尚、基板側導電板61,62、導電板91,92、信号端子群90A、90Bは、基板側支持体50を射出成形する際に、インサート成形することにより、基板側支持体50へ埋設される。
基板側支持体50には、図5ないし図7に示すように、凹部55A,55Bが形成されている。この凹部55A,55B内の底面からは上側に向けて信号端子群90A、90Bの一端部が突出している。凹部55A,55B及び信号端子群90A、90Bは、図示しない信号線用雄型コネクタが嵌合する雌型コネクタをそれぞれ構成している。
また、基板側支持体50には、図5ないし図7に示すように、凹部56が形成されており、この凹部56の底面からは上面側に向けて導電板91,92の一端部が突出している。凹部56及び導電板91,92の一端部は、図示しないバッテリからの電力を供給するための雄型コネクタが嵌合する雌型コネクタを構成している。
さらに、基板側支持体50には、図5ないし図7に示すように、下面側にモータ側支持体200の後述する嵌合部210が嵌合する嵌合凹部51が形成されていると共に、この嵌合凹部51から基板側導電板61,62の一端部である平板状の接続部61A,62Aが並列して突出している(図4も参照)。
また、基板側支持体50は、複数箇所に制御用基板SBへの固定用孔57が形成されており、図示しないボルト等の締結手段により制御用基板SBへ固定される。
基板側導電板61,62は、銅板等の導電性材料から形成されており、図5ないし図7からわかるように、プレス加工等によりそれぞれ所定形状に形成され、一端部が基板側支持体50の嵌合凹部51内に突出すると共に他端部が導電板91,92及び信号端子群90A,90Bと同様に基板側支持体50の一側面から突出している。これら他端部は、上記した制御用基板SBに電気的に接続される。
次に、モータ側支持体200及びモータ側導電板211,212の構造について図8ないし図11を参照して説明する。
モータ側支持体200は、電気絶縁性樹脂により形成され、図8に示すように、環状に形成された環状部200Aとこの環状部200Aから外側に向けて延びる突出部200Bから構成され、突出部200Bの先端部には、上記した基板側支持体50の嵌合凹部51に嵌合挿入される断面が矩形状の嵌合凸部210が形成されている。
モータ側支持体200には、モータ側導電板211,212が埋設されている。すなわち、モータ側支持体200は、電気的接続部分を除いてモータ側導電板211,212を被覆すると共に、これらを支持している。
尚、モータ側導電板211,212は、モータ側支持体200を射出成形する際に、インサート成形によりモータ側支持体200へ埋設される。
モータ側導電板211,212は、図8に示すように、銅板等の導電性材料からプレス加工等によりそれぞれ所定形状に形成されており、一端部に形成された接続部211A,212Aが基板側導電板61,62の接続部61A,62Aにそれぞれ接続されると共に、他端部が電動モータ100の図示しないブラシとピッグテールと呼ばれる接続部材を介して電気的に接続される。
モータ側導電板211,212の接続部211A,212Aは、図9及び図10に示すように、モータ側支持体200の嵌合凸部210の先端から突出すると
共に並列して配置されている。
この接続部211A,212Aは、それぞれ、平板状に形成された平板部213と、この平板部213の両側から突出すると共に筒状に湾曲して形成された弾性変形部214とを有する。平板部213及び弾性変形部214は、板金加工により形成され、弾性変形部214は加工しやすいように平板部213よりも薄肉化されている。
接続部211A,212Aは、モータ側支持体200の嵌合凸部210が基板側支持体50の嵌合凹部51に嵌合挿入されると、図10に示すように、基板側導電板61,62の平板状の接続部61A,61Bが平板部213と弾性変形部214との間に挿入され、弾性変形部214が弾性変形する。これにより、弾性変形部214が平板状の接続部61A,61Bを平板部213へ押し付けるので、平板状の接続部61A,61Bと平板部213とが確実に電気的に接続される。
モータ側支持体200は、図11に示すように、ブラケット110の背面とハウジング120との間に設けられ、ボルトBTにより締結されるブラケット110とハウジング120とに挟持されることにより、電動モータ100に組み込まれる。尚、モータ側支持体200の環状部200Aの中心部を電動モータ100の出力軸が貫通する。
モータ側支持体200は、電動モータ100に組み込まれた状態においては、図3に示したように、その嵌合凸部210がブラケット110の取付座面111fから突出する。嵌合凸部210の先端面からは、モータ側導電板211,212の接続部211A,212Aが突出している。
次に、制御装置10の電動モータ100への組み付け手順について説明する。
先ず、図11に示したように、電動モータ100の組立時に、モータ側支持体200を電動モータ100へ予め組み付けておく。
また、ベース20上に、パワートランジスタ40、基板SB、基板側支持体50、カバー30等を組み付けることにより、電動モータ100とは別に制御装置10を組み立てておく。
そして、基板側支持体50の嵌合凹部51へモータ側支持体200の嵌合凸部210を嵌合挿入する。このとき、基板側導電板61,62の接続部61A,61Bは、嵌合凹部51と嵌合凸部210との嵌合により案内されて、モータ側導電板211,212の接続部211A,212Aに接続される。
これと同時に、嵌合凹部51と嵌合凸部210との嵌合により、制御装置10は、電動モータ100に対して所定位置に位置決めされる。すなわち、ベース20は、その取付部22をボルトBTによりブラケット110の取付座面111fに固定可能な位置に位置決めされる。
尚、制御装置10は、ブラケット110の取付座面111fからボルトBTを解放することにより、電動モータ100から容易に分離される。
以上のように、本実施形態によれば、基板側支持体50の嵌合凹部51とモータ側支持体200の嵌合凸部210とを嵌合させることにより、制御用基板SBから電動モータ100への電流供給経路を容易にかつ確実に形成できると共に、ベース20の電動モータ100に対する位置決めも容易にでき、制御装置10の電動モータ100への組み付けが容易になる。また、制御装置10が故障したときなどに、電動モータ100から制御装置10のみを容易に分離できるので、メインテナンス性も向上する。
上記実施形態では、制御装置10及び電動モータ100を電動式パワーステアリング装置に用いる場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、車両における他の電装品や車両以外の電気機器にも適用可能である。
本発明の一実施例に係る制御装置及び電動モータの外観斜視図である。 制御装置及び電動モータを他の方向から見た外観斜視図である。 制御装置及び電動モータの分解斜視図である。 制御装置及び電動モータの他の方向から見た分解斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の外観斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の断面を含む斜視図である。 基板側支持体及び導電部材の断面を含む他の方向から見た斜視図である。 モータ側支持体及び導電部材の斜視図である。 モータ側支持体の嵌合部及びモータ側導電部材の接続部を示す拡大斜視図である。 モータ側導電部材の接続部の上面図である。 電動モータのブラケット周辺の分解斜視図である。
符号の説明
10…制御装置
20…ベース(基板保持体)
30…カバー
40…パワートランジスタ
50…基板側支持体
51…嵌合凹部(基板側嵌合部)
61,62…基板側導電板(基板側導電部材)
61A,62A…接続部
91,92…導電部材
100…電動モータ
110…ブラケット
120…ハウジング
200…モータ側支持体
210…嵌合凸部(モータ側嵌合部)
211,212…基板側導電板(基板側導電部材)
211A,212A…接続部

Claims (6)

  1. 電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、
    前記制御用基板を固定して保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定され前記電動モータの出力軸に直交する方向から前記電動モータに固定可能な基板保持体と、
    互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、
    前記基板側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体と、
    前記モータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製のモータ側支持体と、を有し、
    前記基板側導電部材は、前記制御用基板に対して固定され、
    前記モータ側導電部材は、前記電動モータに対して固定され、
    前記基板側支持体及び前記モータ側支持体は、互いの嵌合により、前記基板側導電部材及び前記モータ側導電部材を互いに電気的に接続させると共に、前記制御基板を保持した前記基板保持体を前記電動モータに対して前記所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、
    ことを特徴とする電動モータの制御装置。
  2. 前記基板側嵌合部は、その内周に前記モータ側嵌合部が嵌合挿入されるように凹状に形成されており、
    前記モータ側嵌合部と前記基板側嵌合部との嵌合により、前記基板側嵌合部の内部に突出する前記基板側導電部材の接続部と前記モータ側嵌合部から突出する前記モータ側導電部材の接続部とが接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の電動モータの制御装置。
  3. 前記基板側導電部材の接続部は、平板状に形成され、
    前記モータ側導電部材の接続部は、前記基板側導電部材の接続部と互いに接触する平板部と、弾性変形力により前記平板部を前記基板側導電部材の接続部へ押し付ける弾性変形部とを有する、ことを特徴とする請求項2に記載の電動モータの制御装置。
  4. 前記弾性変形部は、前記平板部に一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項3に記載の電動モータの制御装置。
  5. 前記基板側支持体には、前記駆動回路と電気的に接続される信号用端子が一体的に設けられている、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動モータの制御装置。
  6. 車両のステアリングホイール用の補助トルクを発生させる電動モータと、
    前記電動モータへの駆動電流の供給を制御する駆動回路が形成された制御用基板と、
    前記制御用基板を固定して保持すると共に前記電動モータに対して所定位置に取り外し可能に固定され前記電動モータの出力軸に直交する方向から前記電動モータに固定可能な基板保持体と、
    互いに電気的に接続されて前記制御用基板から前記電動モータへの電流供給経路を形成する基板側導電部材及びモータ側導電部材と、
    前記基板側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製の基板側支持体と、
    前記モータ側導電部材が一体的に設けられた電気絶縁性樹脂製のモータ側支持体と、を有し、
    前記基板側導電部材は、前記制御用基板に対して固定され、
    前記モータ側導電部材は、前記電動モータに対して固定され、
    前記基板側支持体及び前記モータ側支持体は、互いに嵌合することにより、前記基板側導電部材及びモータ側導電部材を互いに接触させると共に前記制御基板を保持した前記基板保持体を前記電動モータに対して前記所定位置に位置決めする基板側嵌合部及びモータ側嵌合部を有する、
    ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
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