JP6925790B2 - 回路基板、モーター及び電動式操向装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、車両走行の安定性を確保するための技術に関する。

一般に自動車の操向の安定性を保障するための装置で別途の動力で補助する操向装置が使用される。

従来にはこのような補助操向装置を油圧を利用した装置で使用したが、最近では動力の損失が少なく正確性が優れる電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が使用される。前記のような電動式操向装置（ＥＰＳ）は、車速センサー、トルクアングルセンサー及びトルクセンサーなどで感知した運行条件に応じて電子制御装置（ＥＣＵ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモーターを駆動して、旋回安定性を保障して迅速な復原力を提供することによって、運転者に安全な走行を可能にする。

このようなＥＰＳモーターの場合、印刷回路基板に実装される磁気素子は、モーターの制御役割をするＥＣＵにローター（回転子）の位置情報を提供するが、磁気の信号をセンシングする磁気素子の駆動が非常に必須の要素であるが、このようなホール素子に供給される電源供給が回路上の欠陥で中断されたり接地部が毀損される場合には、磁気素子の機能を喪失することになって車両走行中安全事故の危険につながる問題が発生する。

本発明は前述した問題を解決するために案出されたもので、特に多数のホール素子に電源を供給する電源端を多数に分離形成することによって、回路上の欠陥によって電源端や接地部の毀損時にも最小限のホール素子は駆動を可能にして車両走行時に安全事故の危険性を顕著に減少させることができるモーターを提供する。

前述した課題を解決するための、本発明の実施形態では、第１磁気素子部と、前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、前記第１電源端と離隔されて前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端と、を含み、前記第１磁気素子部は、第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置して、前記第２磁気素子部は、前記第１半径より大きい第２半径を有して前記第１円弧と同芯（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ）である第２円弧上に位置する回路基板を提供することができるようにする。

前記第１磁気素子部は、相互間離隔される第１乃至第３磁気素子を含み、前記第２磁気素子部は、相互間離隔される第４及び第５磁気素子を含む回路基板を提供することができるようにする。

前記第１電源端、前記第１磁気素子、前記第２磁気素子及び前記第３磁気素子と連結される第１導電ライン；及び前記第２電源端、前記第４磁気素子及び前記第５磁気素子と連結される第２導電ラインをさらに含む回路基板を提供する。

前記第１乃至第５磁気素子は、磁気力を感知するホール（Ｈａｌｌ）素子である回路基板を提供する。

前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１接地部；及び前記第１接地部と離隔して、前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２接地部をさらに含む回路基板を提供する。

前記第２円弧の中心角は、前記第１円弧の中心角の少なくとも一部とオーバーラップされる回路基板を提供する。

さらに、本発明の実施形態によると、回路基板と、前記回路基板を収容するハウジングと、前記ハウジングに固定されるステーターと、前記ステーターの内側に位置して、前記ステーターと電気的相互作用を介して回転するローターと、前記ローターと一体で回転する回転軸と、前記回転軸に配置されるセンシングマグネットと、を含み、前記回路基板は、第１磁気素子部と、前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、前記第１電源端と離隔して前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端と、を含み、前記第１磁気素子部は、第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置して、前記第２磁気素子部は、前記第１半径より大きい第２半径を有して前記第１円弧と同芯（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ）である第２円弧上に位置して、前記回路基板の第１及び第２磁気素子部は、前記センシングを感知するモーターを提供する。

前記ローターと上側に離隔して前記回転軸と結合するセンシングプレートをさらに含み、前記センシングマグネットは、前記センシングプレートの上面と結合するモーターを提供する。

前記回転軸の下部を支持する第１ベアリングと、前記回転軸の上部を支持する第２ベアリングをさらに含むモーターを提供する。

前記ハウジングの下面の中央部に突出している支持管をさらに含み、前記第１ベアリングは、前記支持管に設置されるモーターを提供する。

さらに本発明の実施形態によると、モーターと、車両の運行条件に応じてモーターを駆動する電子制御装置と、を含み、前記モーターは、回路基板と、前記回路基板を収容するハウジングと、前記ハウジングに固定されるステーターと、前記ステーターの内側に位置して、前記ステーターと電気的相互作用を介して回転するローターと、前記ローターと一体で回転する回転軸と、前記回転軸に配置されるセンシングマグネットと、を含み、前記回路基板は、第１磁気素子部と、前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、前記第１電源端と離隔して前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端と、を含み、前記第１磁気素子部は、第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置して、前記第２磁気素子部は、前記第１半径より大きい第２半径を有して前記第１円弧と同芯（ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ）である第２円弧上に位置して、前記回路基板の第１及び第２磁気素子部は、前記センシングマグネットを感知する電動式操向装置を提供する。

車両の運行条件を感知するセンサーをさらに含む電動式操向装置を提供する。

前記センサーは、車速センサーまたはトルクアングルセンサーまたはトルクセンサーである電動式操向装置を提供する。

本発明の実施形態によると、多数の磁気素子に電源を供給する電源端を多数で分離形成することによって、回路上の欠陥により電源端や接地部が毀損時にも最小限のホール素子は駆動可能にして車両走行時に安全事故の危険性を顕著に減少させることができる効果がある。

本発明の一実施形態に係るモーターを図示した断面概念図である。 本発明の比較例に係る回路基板を図示した概念図である。 本発明の実施形態に係る回路基板を図示した概念図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。添付図面を参照して説明するに当たり、図面符号に関係なく同じ構成要素は同じ参照符号を付して、これに対する重複説明は省略する。第１、第２等の用語は、様々な構成要素を説明するのに使用することができるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されてはいけない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でだけ使用される。

図１は、本発明の一実施形態に係るモーターを図示した断面概念図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るモーターは、外装材であるハウジング１０を含んでもよい。ハウジング１０は、下面と下面から上側に延長形成された側壁によって内部空間と上側開口が形成されたケース１２とケース１２の上側開口を覆って、中央に開口が形成されているブラケット１１を含んでもよい。

ハウジング１０の内部には、ステーター２００とローター３００が設置され得る。ローター３００は、回転軸４００と結合されるローターコア３２０と、ローターコア３２０の外周面に結合されるマグネット３１０と、を含んでもよい。

一方、回転軸４００は、ハウジング１０の内部に位置して、センシングマグネット５０が位置することができる。回転軸４００には、ローター３００と上側に離隔して位置したセンシングプレート１９０が結合されて回転軸４００と共に回転することができる。センシングプレート１９０の上面にセンシングマグネット５０が結合され得る。（以下では、センシングプレート１９０とセンシングマグネット５０を含む構造物を「マグネットモジュール」という。）。そして、ブラケット１１には、回路基板１００が設置され得る。より詳細に説明すると、回路基板１００は、ブラケット１１に設置されてハウジング１０の内部に収容され得る。回路基板１００には、センシングマグネット５０と対向する磁気素子１１０が設置され得る。磁気素子１１０は、センシングマグネット５０が回転された程度を感知して、センシングマグネット５０が結合されたセンシングプレート１９０及び回転軸４００の回転された程度を感知する。

本発明の一実施形態では、マグネットモジュールの磁気力を感知するようにマグネットモジュールと隣接して配置される多数の磁気素子１１０を備える回路基板を提供するが、磁気素子に供給される電源が各々連結される複数の電源端を分離して配置する構造で実現する回路基板１１０を提供する。

したがって、本発明の一実施形態に係る回路基板１００では、回路上の欠陥によって一部の電源端や接地部が作動しなくても、他の電源端や接地部は正常に作動する。その結果、正常に作動する電源端から電源の供給を受けた磁気素子によって、センシングマグネット５０の回転程度が感知され得る。

図２は、本発明の比較例に係る回路基板を図示した概念図で、図３は、本発明の実施形態に係る回路基板を図示した概念図である。

本発明の実施形態に係る回路基板１００は、前述したように、多数のホール素子に電源を供給する電源端の回路配置構造を分離形成することを特徴とする。

図２の回路基板は、本発明の実施形態と比較される比較例であり、回路基板上に実装される多数の磁気素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５に電源を供給する電源端（Ｖｃｃ）１０６が回路パターンを介して連結されていて、電源端１０６は、一つの接地部（ＧＮＤ）１０７を介して接地される。しかし、比較例の回路基板は、回路パターンに短絡があったり、接地部に毀損される場合、磁気素子全体に電源供給が中断される。その結果、車両の操向装置などの動作が停止したり誤作動するようになる致命的な問題を提供する。

したがって、本発明の実施形態では、図３に示したように、基板に第１磁気素子部１１０と第１磁気素子部１１０と離隔される第２磁気素子部１２０が配置され得る。第１磁気素子部１１０は、相互間離隔した第１、２、３磁気素子１１１、１１２、１１３を含んでもよい。第１、２、３磁気素子１１１、１１２、１１３は、これと離隔して配置された第１電源端（ＶＣＣ１）１３０と電気的に連結され得る。第１、２、３磁気素子１１１、１１２、１１３は、第１導電ライン１５０によって第１電源端１３０と電気的に連結され得る。

第２磁気素子部１２０は、相互間離隔した第４、５磁気素子１２１、１２２を含んでもよい。第４、５磁気素子１２１、１２２は、これと離隔して配置された第２電源端（ＶＣＣ２）１４０と電気的に連結され得る。第４、５磁気素子１２１、１２２は、第２導電ライン１６０によって第２電源端１４０と電気的に連結され得る。すなわち、磁気素子に電源を供給する電源端を分離形成することができる。その結果、いずれか一つの回路パターンに異常が発生しても、すべての磁気素子が機能を停止するのではなく、異常がない一部分の磁気素子は駆動が可能である。もちろん、第１電源端１２２と電気的に連結されて、接地する第１接地部（図示せず）、第２電源端１２４と電気的に連結されて、接地する第２接地部（図示せず）も分離して形成することができる。第１接地部と第２接地部は、相互間離隔され得る。この場合、不良による危険性をさらに低くすることができる。もちろん、図２の実施形態では、５個の磁気素子が挙げられたが、これに限定するのではなく、その他にも多数の磁気素子が配置され得ることは、当業者に自明であるため、説明は省略する。さらに、多数の磁気素子に連結される電源端も多数で形成することができる。すなわち、前記電源端を相互隣接するｎ個の磁気素子と連結される第１電源端と前記ｎ個の磁気素子と分離するｍ個の磁気素子と連結される第２電源端のように形成するが、３個以上の電源端でも実現することができる（但し、ｎ、ｍは自然数である）。また、本発明の磁気素子は、ホール素子を適用することができる。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る回路基板１００を備えたＥＰＳモーターの他の構成及び作動を説明する。

すなわち、本発明の実施形態に係る回路基板１００を備えたモーターは、ケース１２の下面中央部に突出した支持管２０をさらに含んでもよい。支持管２０には、第１ベアリング３１が設置されて、ブラケット１１には第２ベアリング３２が設置され得る。第１ベアリング３１及び第２ベアリング３２には、回転軸４００（シャフト）が接触支持されるが、回転軸４００の上部は第２ベアリング３２により支持されることができて、回転軸４００の下部は第１ベアリング３１により支持され得る。

回転軸４００の上端部は、ブラケット１１を貫いて上側に延びることができて、操向軸（図示せず）に連結される機構物６０と結合され得る。ハウジング１０の内部には、ステーター２００とローター３００が設置され得る。ローター３００は、回転軸４００と結合するローターコア３２０とローターコア３２０の外周面に結合するマグネット３１０を含んでもよい。本実施形態では、マグネット３１０がローターコア３２０の外周面に結合する構造が挙げられたが、これとは異なってローターコア３２０の内部にマグネット３１０が挿入される構造も有することができる。ステーターは、ハウジング１０に固定されていてもよく、マグネット３１０とハウジング１０との間に配置されたステーターコア２１０と、ステーターコア２１０に巻線されたコイル２２０を含んでもよい。ステーター２００とローター３００は、電気的相互作用をすることができる。その結果、ローター３００は回転することができる。この場合、回転軸４００は、ローター３００と一体で回転することができる。

ブラケット１２には、回路基板１００が設置されて、回路基板１００には、第１、２磁気素子部１１０、１２０が配置され、この場合、磁気素子１１１、１１２、１１３、１２１、１２２は、センシングマグネット５０が回転された程度を感知して、センシングマグネット５０が結合されたセンシングプレート１９０及び回転軸４００の回転された程度を感知する。

図２で図示したように、第１磁気素子部１１０は、第１半径１７１を有する第１円弧１７０上に位置され、第２磁気素子部１２０は、第１半径１７１より大きい第２半径１８１を有して、第１円弧と同芯である第２円弧１８１上に位置することができる。その結果、第１、２磁気素子部１１０、１２０が、円軌跡を形成するセンシングマグネット５０の移動経路に沿って位置するので、感知能力を向上させることができる。

また、第２円弧の中心角は、第１円弧の中心角に含まれる。すなわち、第２円弧の中心角は、第１円弧の中心角の少なくとも一部とオーバーラップされ得る。その結果、第１、２磁気素子部の測定値を、比較分析し易く、測定の正確性を相互保証することができる。
前述したことをまとめると、本実施形態の回路基板１００は、多数の磁気素子に電源を供給する電源端を多数に分離形成することによって、回路上の欠陥によって電源端や接地部が毀損時にも最小限のホール素子は駆動を可能にして車両走行時に安全事故の危険性を顕著に減少させることができる。

前述したような本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態に関して説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない限度内では様々な変形が可能である。本発明の技術的思想は、本発明の記述した実施形態に限定されて定まってはいけなく、特許請求範囲だけでなくこの特許請求範囲と均等なものなどによって定まらなければならない。

１００・・・回路基板、
１０６、１３０、１４０・・・電源端、
１０７・・・接地部、
１１０、１２０・・・磁気素子部、
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１１、１１２、１１３、１２１、１２２・・・磁気素子、
１５０、１６０・・・導電ライン。

Claims (13)

1. 第１磁気素子部と、
   前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、
   第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、
   前記第１電源端と離隔されて前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端を含み、
   前記第１磁気素子部は複数の磁気素子を含み、前記第２磁気素子部は複数の磁気素子を含み、
   前記第１磁気素子部の複数の磁気素子は第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置し、
   前記第２磁気素子部の複数の磁気素子は前記第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧上に位置し、
   前記第１円弧と前記第２円弧は同芯を有することを特徴とする、回路基板。
2. 前記第１磁気素子部は、相互間離隔される第１乃至第３磁気素子を含み、
   前記第２磁気素子部は、相互間離隔される第４及び第５磁気素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記第１電源端、前記第１磁気素子、前記第２磁気素子及び前記第３磁気素子と連結される第１導電ライン、及び
   前記第２電源端、前記第４磁気素子及び前記第５磁気素子と連結される第２導電ラインをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の回路基板。
4. 前記第１乃至第５磁気素子は、磁気力を感知するホール（Ｈａｌｌ）素子であることを特徴とする、請求項２に記載の回路基板。
5. 前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１接地部、及び
   前記第１接地部と離隔して、前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２接地部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
6. 前記第２円弧の中心角は前記第１円弧の中心角の少なくとも一部とオーバーラップされることを特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
7. 回路基板と、
   前記回路基板を収容するハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるステーターと、
   前記ステーターの内側に位置して、前記ステーターと電気的相互作用を介して回転するローターと、
   前記ローターと一体で回転する回転軸と、
   前記回転軸に配置されるセンシングマグネットと、を含み、
   前記回路基板は、
   第１磁気素子部と、
   前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、
   前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、
   前記第１電源端と離隔されて前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端と、を含み、
   前記回路基板の第１及び第２磁気素子部は、前記センシングマグネットを感知し、
   前記第１磁気素子部は複数の磁気素子を含み、前記第２磁気素子部は複数の磁気素子を含み、
   前記第１磁気素子部の複数の磁気素子は第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置し、
   前記第２磁気素子部の複数の磁気素子は前記第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧上に位置し、
   前記第１円弧と前記第２円弧は同芯を有することを特徴とする、モーター。
8. 前記ローターと上側に離隔されて前記回転軸と結合するセンシングプレートをさらに含み、
   前記センシングマグネットは、前記センシングプレートの上面と結合することを特徴とする、請求項７に記載のモーター。
9. 前記回転軸の下部を支持する第１ベアリングと、
   前記回転軸の上部を支持する第２ベアリングと、をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のモーター。
10. 前記ハウジングの下面の中央部に突出されている支持管をさらに含み、前記第１ベアリングは、前記支持管に設置されることを特徴とする、請求項９に記載のモーター。
11. モーターと、
    車両の運行条件に応じてモーターを駆動する電子制御装置と、を含み、
    前記モーターは、
    回路基板と、
    前記回路基板を収容するハウジングと、
    前記ハウジングに固定されるステーターと、
    前記ステーターの内側に位置して、前記ステーターと電気的相互作用を介して回転するローターと、
    前記ローターと一体で回転する回転軸と、
    前記回転軸に配置されるセンシングマグネットと、を含み、
    前記回路基板は、
    第１磁気素子部と、
    前記第１磁気素子部と離隔される第２磁気素子部と、
    前記第１磁気素子部と電気的に連結される第１電源端と、
    前記第１電源端と離隔されて前記第２磁気素子部と電気的に連結される第２電源端と、を含み、
    前記回路基板の第１及び第２磁気素子部は、前記センシングマグネットを感知し、
    前記第１磁気素子部は複数の磁気素子を含み、前記第２磁気素子部は複数の磁気素子を含み、
    前記第１磁気素子部の複数の磁気素子は第１半径（ｆｉｒｓｔ ｒａｄｉｕｓ）を有する第１円弧上に位置し、
    前記第２磁気素子部の複数の磁気素子は前記第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧上に位置し、
    前記第１円弧と前記第２円弧は同芯を有することを特徴とする、電動式操向装置。
12. 車両の運行条件を感知するセンサーをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の電動式操向装置。
13. 前記センサーは、車速センサーまたはトルクアングルセンサーまたはトルクセンサーであることを特徴とする、請求項１２に記載の電動式操向装置。

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