JP5946666B2

JP5946666B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP5946666B2
Application number: JP2012064311A
Authority: JP
Inventors: 元田　晴晃; 晴晃元田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP2013198332A

Description

本発明は、一方の通電端子と他方の通電端子とを接続させた端子接続部をハウジングの内部に収容した電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの製造方法に関する。

例えば電動パワーステアリング装置においては、ステアリングシャフトを駆動する電動モータと、該電動モータを制御する制御手段とを端子接続部を介して接続して構成されている。

従来の端子接続部としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の図１に示すように、端子２１には貫通穴２２を設けて膨出部２３が形成されている。図１の（１）に示すように貫通穴２２，膨出部２３にペースト状硬化性樹脂７を塗布した状態で、或いは図１の（２）に示すように基板８のスルーホール１０にペースト状硬化性樹脂７を予め充填した状態で、端子２１を基板８のスルーホール１０に挿入すると、図１の（３）に示すように膨出部２３と壁面鍍金層１１との接触部２５とは、鍍金屑を発生させながら締まり嵌め状態で嵌合され、部分的ではあっても直接接触し、通電可能になる。ペースト状硬化性樹脂７は熱硬化性のものが用いられており、端子２１をスルーホール１０に挿入した状態で、加熱炉内で加熱してペースト状硬化性樹脂７を硬化させる。

特開２００９−１６０６４号公報

ところが、特許文献１に記載の端子接続部は、端子２１を組み付けた基板８を加熱炉で加熱すると、ペースト状硬化性樹脂７の温度が上昇して端子２１と壁面鍍金層１１とを固着させることができるが、基板をハウジングに収容した状態で加熱炉により加熱する場合は、ハウジングの熱容量が大きいため、ハウジングに多くの熱が吸収され、その後にペースト状硬化性樹脂７に熱が吸収されることになり、ペースト状硬化性樹脂７の温度上昇が遅れるという問題がある。

このため、電動アクチュエータとしての例えば電動パワーステアリング装置においては、電動モータを収容したモータハウジングと制御手段を収容した制御ハウジングとを一体的に組み付けた状態で、前記端子接続部のペースト状硬化性樹脂を固着させるには、端子接続部をモータハウジングおよび制御ハウジングと共に加熱する必要があり、これらのハウジングの熱容量が大きいため、ハウジングの内部に収容した端子接続部のペースト状硬化性樹脂が固着温度に達するまでに時間がかかる。

そこで本発明は、上記の課題を解決し、端子接続部が熱容量の大きいハウジングの内部に組み込まれた状態で、導電性接着剤を短時間で固着させることができる電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、一端部がブロックに保持された一方の通電端子と、一端部がモータハウジングに保持された他方の通電端子とを接続する端子接続部を設け、該端子接続部をハウジングの内部に収容した電動アクチュエータにおいて、
前記ブロックは、前記一方の通電端子の一端部の一部を露出させる凹部が形成されていると共に、
前記他方の通電端子の他端部と前記凹部内に臨む前記一方の通電端子の一端部が隙間を介して対向配置され、
非固形状態から発熱硬化する性質を有する導電性接着剤が、前記隙間と凹部に充填された状態で前記両方の通電端子を電気接続することを特徴としている。

請求項１に係る電動アクチュエータによれば、通電すると自ら有する電気抵抗により発熱硬化する導電性接着剤を、一方の通電端子と他方の通電端子との間に介在させ、導電性接着剤に通電して発熱硬化させることができるので、導電性接着剤を短時間で硬化温度まで高めることができる。

端子接続部の要部を示す断面図（実施の形態）。電動パワーステアリング装置の分解斜視図（実施の形態）。電動パワーステアリング装置の要部を示す斜視図（実施の形態１）。電動パワーステアリング装置の要部を一部破断して示す正面図（実施の形態１）。電動パワーステアリング装置の作用説明図（実施の形態）。

以下、本発明による電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの製造方法を説明する。本実施の形態は、本発明による電動アクチュエータおよび電動アクチュエータの製造方法を、ステアリングホィールを回動操作する際のトルクを補助する電動パワーステアリング装置に適用したものである。
（実施の形態の構成）
運転者がステアリングホィールを回動操作する際のトルクを補助するため、車両には電動パワーステアリング装置が設けられている。該電動パワーステアリング装置は、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するトルクセンサを設け、該トルクセンサの検出値に基づいて電動モータを駆動するものであり、電動モータと該電動モータを制御する制御手段とにより構成されている。

図２に示すように、電動パワーステアリング装置は、モータユニット１とコントロールユニット（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２とにより構成され、モータユニット１には例えば三相ブラシレスモータ等の電動モータが収容され、コントロールユニット２には制御手段が収容されている。モータユニット１を構成するモータハウジング１ａの図中の右上に位置する出力軸側には３つのボス部１ｂが形成され、該ボス部１ｂに設けられた取付孔１ｃに図示しないボルトを挿通して、モータユニット１が車両の図示しないギヤに結合されている。モータハウジング１ａの出力軸とは反対側の図中の左下には、外形寸法の大きい外装部１ｄが形成され、該外装部１ｄに図示しないボルトを介してコントロールユニット２が結合されている。

該コントロールユニット２は、底部がモータユニット１側に結合された有底筒形状のＥＣＵハウジング３と、該ＥＣＵハウジング３に図示しない３本のボルトを介して結合された蓋体４と、ＥＣＵハウジング３と蓋体４とにより形成される収容空間に収容されたモータ駆動回路部５，制御回路部６，フィルタ回路部７とで構成されている。

前記モータ駆動回路部５は、制御回路６から送られる制御信号によって図示しないＭＯＳＦＥＴを駆動制御し、該ＭＯＳＦＥＴにより電動モータの３相のモータ側通電端子に交流電流を供給して電動モータを駆動するものであり、金属基板８に図示しないＭＯＳＦＥＴが実装されている。前記制御回路部６は、前記のように前記ＭＯＳＦＥＴ等を制御するものであり、プリント基板９に図示しないマイコンを実装して構成されている。前記フィルタ回路部７は、コントロールユニット２の内外のノイズを吸収する機能を備えており、コントロールユニット２の内外から電源ラインに混入するノイズやＭＯＳＦＥＴのスイッチングノイズ（ラジオノイズ）を吸収し、外部へ伝播されるのを抑制するものであり、樹脂基板１０に図示しないコンデンサ，コイル，リレー等を実装して構成されている。

蓋体４の外面にはコネクタ４ａが一体形成され、該コネクタ４ａを介して、図示しないバッテリから前記モータ駆動回路部５，前記制御回路部６，前記フィルタ回路部７および前記モータユニット１内の電動モータへ電力が供給されている。電力の供給を行うための構成を以下に詳細に説明する。

前記蓋体４を貫通する蓋体側電源端子１１ａ，１１ｂの一端がコネクタ４ａの内部に臨み、他端が蓋体４の内部へ向って突出している。一方、前記フィルタ回路部７には樹脂基板１０を貫通する状態でフィルタ回路側電源端子１２ａ，１２ｂが設けられ、該フィルタ回路側電源端子１２ａ，１２ｂに前記蓋体側電源端子１１ａ，１１ｂが挿通され、溶接結合されている。

また、前記フィルタ回路部７には、樹脂基板１０を貫通するフィルタ回路側通電端子１３ａ，１３ｂが設けられる一方、前記金属基板８には駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂが突出して設けられ、該駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂがプリント基板９に形成された切欠部９ａを介してフィルタ回路側通電端子１３ａ，１３ｂに接続されている。

また、前記金属基板８には３相分の駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃが設けられる一方、前記モータユニット１には電動モータに接続された３相分のモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃが突出して設けられ、該３相分のモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃがＥＣＵハウジング３に形成された長孔３ａを介して駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃに接続されている。

前記駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂと前記３相分のモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとは以下のようにして前記金属基板８に取り付けられている。図３に示すようにブロック１７が樹脂で形成され、該ブロック１７に形成された突起部１７ａ，１７ｂを金属基板８の貫通孔に嵌合させることにより、該ブロック１７が金属基板８に結合されている。このブロック１７に３相分の前記駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃの上端の軸部２０と前記駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂの基端部２６の近傍とがモールドされている。

即ち、図３に示すように、ブロック１７の一方の面に３つの凹部１７ｃが形成され、該凹部１７ｃに３相分の駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃの軸部２０が入り込んだ状態で駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃがモールドされ、該駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃの基端部２７は金属基板８の配線回路へ向かって突出し、該配線回路に接続されている。駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃの上端部は、軸部２０の上下位置がブロック１７の凹部１７ｃの内壁に埋設された状態で支持されている。なお、モールドすることなく、凹部１７ｃの内部に軸部２０を貫通させる構成を採用してもよい。一方、前記駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂは、基端部２６の近傍がモールドされ、先端部２８がフィルタ回路７へ向って伸びており、基端部２６はブロック１７から金属基板８の配線回路へ向かって突出し、該配線回路に接続されている。

前記外装部１ｄの内部には、図２に示すように電動モータの出力軸の回転数を検出するレゾルバ１８が設けられている。該レゾルバ１８は、出力軸に固定された図示しないロータと、該ロータを囲繞するステータ１８ａとから構成されている。レゾルバ１８が検出した出力軸の回転数を前記制御回路部６へ送るため、軸心方向に沿って配置された６本のレゾルバ端子１８ｂが設けられ、該レゾルバ端子１８ｂをＥＣＵハウジング３の長孔３ｂおよび金属基板８の切欠部８ａに挿通させてコネクタ１９に結合することにより、レゾルバ１８と制御回路部６とが接続されている。

ここで、本実施の形態では３相分の駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃを一方の通電端子とし、３相分のモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃを他方の通電端子としたときの状態を詳細に説明する。一方の通電端子と他方の通電端子とからなる端子接続部は、前記モータハウジング１ａと前記ＥＣＵハウジング３との内部にわたって収容されている。ここでは、夫々の駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃは同一の形状であり、夫々のモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃは同一の形状なので、単一の駆動回路側第２通電端子１５ａと単一のモータ側通電端子１６ａとの接続構造について説明する。

図１に示すように、駆動回路側第２通電端子１５ａの上部には断面形状が略正方形の軸部２０がブロック１７に対して図中の紙面と直角な方向に沿って設けられ、軸部２０の両端部が凹部１７ｃの内壁に埋設されている。また、軸部２０の背面の部分は、後方から突出するブロック１７の突起部１７ｄにより保持されている。一方、モータ側通電端子１６ａは帯板状に構成されており、その先端には一対の突起部２１が形成されている。該一対の突起部２１と前記軸部２０との間に隙間ｇを夫々設けるため、軸部２０の断面の一辺の長さＡに対して、一対の突起部２１の間隔がＢに設定されている。該一対の突起部２１の基端部どうしの間には凹部２２が形成され、一対の突起部２１の両側には切欠部２３が形成されている。そして、駆動回路側第２通電端子１５ａの軸部２０に対し、軸部２０の軸心と略直角な方向からモータ側通電端子１６ａの一対の突起部２１を差し込んで保持されている。

前記隙間ｇは、導電性接着剤２４により埋められており、この導電性接着剤２４を介して、駆動回路側第２通電端子１５ａとモータ側通電端子１６ａとが電気接続されている。該導電性接着剤２４は、非固形状態で前記隙間ｇに充填され、通電により自ら有する電気抵抗で発熱して硬化したものである。なお、導電性接着剤２４は隙間ｇだけでなく、凹部２２の内部まで充填しても良い。

駆動回路側第２通電端子１５ａとモータ側通電端子１６ａとについて説明したが、その他の駆動回路側第２通電端子１５ｂ，１５ｃとモータ側通電端子１６ｂ，１６ｃとについても同じ構成なので、説明を省略する。

また、前記駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂとフィルタ回路側通電端子１３ａ，１３ｂとについても同じ構成なので、説明を省略する。なお、フィルタ回路側通電端子１３ａ，１３ｂは一方の通電端子に相当し、駆動回路側第１通電端子１４ａ，１４ｂは他方の通電端子に相当する。
（実施の形態の作用）
次に、電動パワーステアリング装置の作用を説明する。

この実施の形態によれば、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの間に設けた隙間ｇを埋めるようにして設けられた非固形状態の導電性接着剤２４に通電することにより、非固形状態の導電性接着剤２４が発熱硬化して電気接続されたものであるから、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃ，モータ側通電端子１６ａ〜１６ｃに対する導電性接着剤２４の接触面積が大きく、電気抵抗が小さい。また、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを突き合わせた状態では、両者間に隙間ｇが形成されているため両者が直接に接触せず、大きな圧接力を伴って両者が直接に接触する従来の接続とは異なって、コンタミ（金属粉）が発生しにくい。そして、たとえコンタミが発生した場合でも、該コンタミは非固形状態の導電性接着剤２４の内部に取り込まれ、非固形状態の導電性接着剤２４が発熱硬化すると、コンタミが、金属基板８や制御回路部６，フィルタ回路部７等の基板の上へ落下するのが抑制される。

この電動パワーステアリング装置によれば、通電すると自ら有する電気抵抗により発熱硬化する導電性接着剤２４を、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの間に介在させ、導電性接着剤２４に通電して発熱硬化させることができるので、導電性接着剤２４を短時間で硬化温度まで高めることができる。従って、熱容量の大きいモータハウジング１ａやＥＣＵハウジング３の内部に、従来のように端子接続部およびペースト状硬化性樹脂を収容し、これらを加熱炉の内部で一体に加熱してペースト状硬化性樹脂が硬化する温度にする場合は、硬化する温度に達するまでに時間がかかるのに比べ、短時間で硬化温度まで高めることができる。

また、導電性接着剤２４の発熱硬化により、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃおよびモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃと導電性接着剤２４との接触面積が大きくなって電気抵抗が低下するので、電動モータを駆動する際の通電による発熱量を抑制でき、発熱量の増大による駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの結合力の低下を抑制できる。

更に、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの間に隙間ｇを設けているので、両者が直接に接触することがなく、又は接触が低減され、両者が直接接触する場合は両者を付き合わせる際に差込力が必要になり、差込力を付与すると反作用の力を受け、この反作用の力を支持する構造体を大型化する必要があるが、本実施の形態では、前記反作用の力の発生が低減され、構造体の大型化を抑制できる。

また、ブロック１７の凹部１７ｃの内部で、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを接合するので、両者を接合する際に摺動してコンタミが発生しても、該コンタミは金属基板８等の基板から離れた位置で、導電性接着剤２４に取り込まれ、金属基板８等にコンタミが付着しにくくなる。また、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃへのモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃの差込力はブロック１７によって吸収され、差込力による応力がブロック１７の装着されている金属基板８へ伝達されるのが低減される。

次に、電動パワーステアリング装置の製造方法について説明する。図５に示すように、まずブロック１７の３つの凹部１７ｃの内部に非固形状態の導電性接着剤２４を充填し、特に軸部２０の周囲に十分に導電性接着剤２４を充填する。その後、モータ側通電端子１６ａ〜１６ｃを前進させて突き合わせ、その一対の突起部２１が駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃの軸部２０の両側に位置し、両者間に非固形状態の導電性接着剤２４が介在する図４の状態にする。このようにして突き合わせた駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを、モータハウジング１ａの内部と制御ハウジング３の内部とにわたって収容する。

図４の状態で、前記モータハウジング１ａおよび前記ＥＣＵハウジング３の外部から駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを介して非固形状態の導電性接着剤２４に通電し、非固形状態の導電性接着剤２４を自ら有する電気抵抗で発熱硬化させ、硬化した導電性接着剤２４を介して駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを電気接続する。

この実施の形態によれば、突き合わせた状態の駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの間の隙間ｇに非固形状態の導電性接着剤２４を介在させておき、介在させた非固形状態の導電性接着剤２４に通電すると、非固形状態の導電性接着剤２４が自ら有する電気抵抗により発熱して硬化し、硬化した導電性接着剤２４を介して駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとが電気接続される。

この電動パワーステアリング装置の製造方法によれば、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとの間の隙間ｇに介在させた非固形状態の導電性接着剤２４に通電し、非固形状態の導電性接着剤２４を発熱硬化させるので、短い時間で導電性接着剤２４を発熱硬化させることができる。また、駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを突き合わせ、突き合わせた状態の両者の隙間ｇに介在させた非固形状態の導電性接着剤２４に通電して両者を電気接続するので、電動モータと制御手段とをモータハウジング１ａ，ＥＣＵハウジング３に組み付けた後に、通電させて駆動回路側第２通電端子１５ａ〜１５ｃとモータ側通電端子１６ａ〜１６ｃとを電気接続することが可能であり、電動パワーステアリング装置の検査時の駆動テスト（大電流の通電）を行う際に、導電性接着剤２４に通電して導電性接着剤２４を発熱硬化させる硬化工程を設けることができ、硬化工程を削除または低減できる。

ここで、従来は端子２１がスルーホール１０に挿入される際に、ペースト状硬化性樹脂７が端子２１およびスルーホール１０から外れてしまう虞がある。また、端子２１とスルーホール１０の内面とが直接に接触することから両者間の電気抵抗は低く、両者間に通電しても電気抵抗による発熱量が小さいため、ペースト状硬化性樹脂７に通電してもペースト状硬化性樹脂が硬化するには至らない。

なお、本実施の形態では電動アクチュエータが電動パワーステアリング装置である場合について電動パワーステアリング装置と電動パワーステアリング装置の製造方法について説明したが、電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。また、導電性接着剤に通電させて発熱硬化させて一方の通電端子と他方の通電端子とを電気接続したが、加熱炉を併用して加熱することもできる。また、電動モータとモータ駆動回路部５とを接続する部分の構成について説明したが、電動モータが例えば制御回路部６の基板やフィルタ回路部７の基板と接合される部分にも適用でき、また、制御回路部６，フィルタ回路部７，モータ駆動回路部５を構成する基板どうしの接続にも適用できる。

１ａ…モータハウジング
３…ＥＣＵハウジング
１５ａ〜１５ｃ…駆動回路側第２通電端子（一方の通電端子）
１６ａ〜１６ｃ…モータ側通電端子（他方の通電端子）
２４…導電性接着剤
ｇ…隙間

Claims

一端部がブロックに保持された一方の通電端子と、一端部がモータハウジングに保持された他方の通電端子とを接続する端子接続部を設け、該端子接続部をハウジングの内部に収容した電動アクチュエータにおいて、
前記ブロックは、前記一方の通電端子の一端部の一部を露出させる凹部が形成されていると共に、
前記他方の通電端子の他端部と前記凹部内に臨む前記一方の通電端子の一端部が隙間を介して対向配置され、
非固形状態から発熱硬化する性質を有する導電性接着剤が、前記隙間と凹部に充填された状態で前記両方の通電端子を電気接続することを特徴とする電動アクチュエータ。