JP7293872B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を備えた電子装置に関する。

従来、家庭用、産業用など様々な分野で電子装置が普及している。電子装置は、一般的に基板を備えている。また、電子装置では、金属製などのフレームを接地してグランドとして用いる構造が多く採用されている。グランドとして用いられるフレームのことを以下ではフレームグランドと称する。基板上に搭載された電子部品は、ノイズ対策などを目的としてフレームグランドと接続されることが多い。

例えば特許文献１には、プリント基板のビス孔の周辺に設けられた配線パターンからなるグランド接地面が、プリント基板と支持フレームとのビス留めによって支持フレームと接触する構造が示されている。この構造により、プリント基板上の電子部品がフレームグランドに接続される。

また、例えば特許文献２には、ポータブル機器の筐体が金属製である場合、車両のグランドと連通するアース部とポータブル機器の筐体とを接触させる接地構造が示されている。

実開昭６２－０４２２９４号公報 特開２０１０－６２７２４号公報

しかし、基板上に形成された配線パターンを介したフレームグランドとの接続は、電子部品とフレームグランドとの接続が後から必要になった場合に、配線パターンの形成をやり直した新たな基板が必要となる。

そこで、本発明は、基板の配線パターンが形成された後でも電子部品とフレームグランドとの接続を追加することができる電子装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する電子装置の一態様は、接地されるフレームと、電子部品が搭載された基板と、上記フレームに固定されて上記基板を支持した導電性の支持部と、上記基板を上記支持部にねじ止めしたねじと、一端が上記ねじの箇所で上記支持部と電気的に接続され、他端が上記基板上の上記電子部品と電気的に接続され、上記基板上の配線パターンとは別に設けられた導線と、を備えたことを特徴とする。

この電子装置によれば、基板の配線パターンが形成された後でも上記導線を介して電子部品とフレームグランドとの接続を追加することができる。また、導線が基板を迂回してフレームまで伸びる構造と比較すると導線の長さが短くできるので、接続抵抗が小さく、外部ノイズの影響も小さい。

上記電子装置において、上記支持部は、上記フレームから突出して先端に上記基板がねじ止めされてもよい。フレームから突出した支持部は基板をフレームから離れた位置で支持することができるため、組立性やメンテナンス性に優れている。また、基板とフレームとの間に他の基板を設けることなどで電子装置内の空間利用を効率化することもできる。

フレームから突出した支持部を備えた場合、上記支持部の両端を除いた側面を覆う絶縁性のカバーを更に備えることが望ましい。このカバーにより、例えば組立などの際に基板上の回路や配線パターンなどと支持部とが誤ってショートする危険を回避することができる。

また、フレームから突出した支持部を備えた場合、上記支持部が、上記フレームから突出した方向に複数段が連結されたものであり、上記複数段が互いに連結された箇所に支持された他の基板も備えてもよい。支持部の先端にねじ止めされて支持された基板の電子部品とフレームグランドとの接続が確保されると共に、他の基板が支持部の途中で支持されて空間の利用効率が増す。

また、上記電子装置において、上記導線は、一端が上記ねじで上記基板と共にねじ止めされ、当該一端に対する他端が上記電子部品にねじ止めされることが好適である。このようなねじ止めにより、組立性やメンテナンス性に優れる。

本発明の電子装置によれば、基板の配線パターンが形成された後でも電子部品とフレームグランドとの接続を追加することができる。

本発明に係る電子装置が組み込まれる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。 コントローラの分解斜視図である。 第２の回路基板におけるグランド接地構造を模式的に示す図である。 変形例におけるグランド接地構造を模式的に示す図である。 絶縁カバーが設けられた変形例を示す図である。 取付けポストが複数段の基板を支持する変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電子装置が組み込まれる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。

図１の電動パワーステアリング装置１００において、操向ハンドル１のコラム軸２は、減速ギア３、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を経て操向車輪のタイトロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ７が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する電動モータ８が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。

電動パワーステアリング装置１００を制御するコントローラ１０には、バッテリー（図示せず）から電力が供給される。コントローラ１０は、トルクセンサ７で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ９で検出された車速Ｖとに基づいて、操舵の補助量を表した操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ８に供給する電流を制御する。

コントローラ１０は、主としてマイクロコンピュータで構成され、操舵補助指令値を演算する制御演算部１１と、ＦＥＴのブリッジ構成を有して電動モータ８に電流を供給するモータ駆動部１３とを備える。

図２は、図１に示すコントローラ１０の分解斜視図であり、コントローラ１０は、ケース２０と、第１の回路基板３０と、第２の回路基板４０と、３相出力用コネクタ６０と、カバー７０とを備えている。

ケース２０は、略矩形状に形成され、第１の回路基板３０を載置するための平板状の基板載置部２１と、基板載置部２１の長手方向端部に設けられた、信号用コネクタ(図示せず)などを実装するための信号用コネクタ実装部２２と、基板載置部２１の幅方向端部に設けられた、３相出力用コネクタ６０を実装するための３相出力用コネクタ実装部２３とを備えている。このケース２０はグランドに接地されたフレームグランドとなっている。

基板載置部２１には、第１の回路基板３０を取り付けるための取付けねじ３８がねじ込まれる複数のねじ孔２１ａが形成されている。また、基板載置部２１および信号用コネクタ実装部２２には、第２の回路基板４０を取り付けるための複数の取付けポスト(スタッドとも称される)２４が、ケース２０から図の上方へと突き出すように設けられている。各取付けポスト２４は柱状の形状を有し、柱の先端には、制御回路基板４０を取り付けるための取付けねじ４１がねじ込まれるねじ孔２４ａが形成されている。更に、３相出力用コネクタ実装部２３には、３相出力用コネクタ６０を取り付けるための取付けねじ６１がねじ込まれる複数のねじ孔２３ａが形成されている。

第１の回路基板３０および第２の回路基板４０には、前述した制御演算部１１やモータ駆動部１３となる電子回路が組み立てられ、そのような電子回路を構成する電子部品４２、３２が搭載されている。第１の回路基板３０には、第１の回路基板３０を取り付けるための取付けねじ３８が挿通する複数の貫通孔３１ａが設けられている。

第２の回路基板４０は、第１の回路基板３０を基板載置部２１上に取り付けた後、第１の回路基板３０の上方から取付けポスト２４上に複数の取付けねじ４１により取り付けられる。第２の回路基板４０には、取付けねじ４１が挿通する複数の貫通孔４０ａが形成されている。

３相出用コネクタ６０は、基板載置部２１の幅方向端部に設けられた３相出力用コネクタ実装部２３に複数の取付けねじ６１により取り付けられる。３相出力コネクタ６０には、取付けねじ６１が挿通する複数の貫通孔６０ａが形成されている。

更に、カバー７０は、第１の回路基板３０、第２の回路基板４０、及び３相出力用コネクタ６０が取り付けられたケース２０に対し、第２の回路基板４０の上方から当該第２の回路基板４０を覆うように取り付けられる。

このように組み立てられるコントローラ１０の第１の回路基板３０および第２の回路基板４０におけるグランド接地構造について以下説明する。以下では、第２の回路基板４０を例として説明するが、第１の回路基板３０においては同様のグランド接地構造が採用されている。なお、本発明の電子装置においては、以下説明するグランド接地構造が少なくとも１つの基板で採用されていればよい。
図３は、第２の回路基板４０におけるグランド接地構造を模式的に示す図である。

上述したようにケース２０はグランドに接地されたフレームグランドとなっている。取付けポスト２４は例えば金属製であり導電性を有する。ケース２０が例えばアルミ合金である場合には、取付けポスト２４は例えば亜鉛メッキが施されていると電食が回避されるので好ましい。取付けポスト２４はケース２０に固定され、第２の回路基板４０を支持する。なお、図３では、取付けポスト２４の付近は断面で示されている。
第２の回路基板４０には電子部品４２が搭載されている。第２の回路基板４０は例えば金属製の取付けねじ４１により取付けポスト２４の先端にねじ止めされている。

第２の回路基板４０に搭載された電子部品４２は、第２の回路基板４０上の配線パターンとは別に設けられた接続線４３を介して取付けねじ４１と電気的に接続される。接続線４３の一端は、取付けねじ４１の箇所で取付けポスト２４に電気的に接続され、接続線４３の他端は、第２の回路基板４０上の電子部品４２に電気的に接続されている。このような接続により、接続線４３および取付けポスト２４を介して電子部品４２がフレームグランドに接地される。

接続線４３を介した接地により、基板の配線パターンが形成された後でも第２の回路基板４０における配線パターンを変更すること無く電子部品４２とフレームグランドとの接続を追加することができる。また、接続線４３は、第２の回路基板４０を迂回せずに電子部品４２を取付けポスト２４と接続するので、短い距離で電子部品４２がフレームグランドに接地される。この結果、接続抵抗が小さく、外部ノイズの影響も受けにくい。

なお、第１の回路基板３０における接地構造も第２の回路基板４０における接地構造と同様であるが、第１の回路基板３０の場合は、ケース２０の基板載置部２１が、ケース２０に固定された導電性の支持部となっている。取付けポスト２４のようにケース２０から突出して先端に基板がねじ止めされる支持部の場合には、ケース２０と基板(例えば第２の回路基板４０）との間の空間に他の基板(例えば第１の回路基板３０）を載置するなど、空間が有効に利用できる。また、取付けポスト２４のようにケース２０から突出した支持部の場合には、基板(例えば第２の回路基板４０）がケース２０から離れた位置で支持されるため、組立やメンテナンスが容易である。
ここで、接続線４３の一端および他端における電気的な接続の詳細について説明する。

電気的な接続の具体例としては、例えば半田やねじ止めによる固定的な接続と、クリップやコネクタなどによる着脱可能な接続が考えられる。電動パワーステアリング装置１００のコントローラ１０では、振動に対する安全性の確保や省スペース化などの観点から、着脱可能な接続に較べて固定的な接続の方が好ましい。また、半田による接続に較べ、ねじ止めによるによる接続の方が組立性やメンテナンス性に優れている。つまり、接続線４３は、一端が取付けねじ４１で第２の回路基板４０と共にねじ止めされ、当該一端に対する他端が電子部品４２にねじ止めされていることが好ましい。
ここで、ねじ止めによる接続の具体的な構造について説明する。接続線４３は例えば線材の両端に丸端子が取付けられた構造となっている。

接続線４３の両端のうち取付けポスト２４側の一端では、丸端子の穴部に取付けねじ４１が通され、取付けねじ４１によるねじ止めによって接続線４３の一端が第２の回路基板４０とともに取付けポスト２４に固定される。このような固定によって接続線４３と取付けねじ４１が圧接されるとともに、取付けねじ４１が取付けポスト２４と結合する。この結果、接続線４３が取付けねじ４１および取付けポスト２４を介してフレームグランドに接地される。

また、接続線４３の両端のうち他端(即ち、電子部品４２側の端部）では、丸端子の穴部に固定ねじ４４が通されて電子部品４２にねじ止めされる。このような接続線４３のねじ止めによって電子部品４２と接続線４３が接続され、その結果、電子部品４２はフレームグランドに接地される。

取付けねじ４１の箇所における接続線４３と取付けポスト２４との電気的な接続については、接続線４３と取付けポスト２４との接触などによる直接的な接続と、取付けねじ４１を介した間接的な接続が考えられる。図３に示す例では、取付けねじ４１の頭部と取付けポスト２４の先端との間に接続線４３の端部および第２の回路基板４０が挟み込まれて固定されており、接続線４３と取付けポスト２４とが取付けねじ４１を介して間接的に接続された構造となっている。
次に、接続線４３と取付けポスト２４とが直接に接続した構造を有する変形例について説明する。
図４は、変形例におけるグランド接地構造を模式的に示す図である。
図４でも、取付けポスト２４の付近は断面で示されている。

図４に示す変形例の場合は、取付けポスト２４の先端の一部が第２の回路基板４０を貫通しており、取付けねじ４１のねじ止めにより、接続線４３の端部が取付けポスト２４に圧接される。また、第２の回路基板４０は、取付けポスト２４と接続線４３の端部とに挟まれた状態で取付けねじ４１によってねじ止めされて固定される。

このような変形例でも、接続線４３が取付けポスト２４に電気的に接続される。この結果、電子部品４２は接続線４３と取付けポスト２４とを介してフレームグランド(即ちケース２０)に接地される。
次に、取付けポストに絶縁カバーが設けられた変形例について説明する。
図５は、取付けポストに絶縁カバーが設けられた変形例を示す図である。

図５に示す変形例では、取付けポスト２４の周囲を絶縁性のカバー２５が覆っている。より詳細には、カバー２５は、取付けポスト２４の、取付けねじ４１がねじ込まれる先端およびケース２０に固定された後端を除いた側面を覆っている。図５に示す変形例では、このカバー２５により、例えば組立などの際に第２の回路基板４０上の電子部品４２や配線パターンなどと取付けポスト２４とが誤ってショートする危険が回避される。
次に、取付けポスト２４が複数段の基板を支持する変形例について説明する。
図６は、取付けポスト２４が複数段の基板を支持する変形例を示す図である。

図６に示す変形例の場合、取付けポスト２４は、ケース２０から突出した方向に複数段(図６の例では２段）が連結された構造を有する。取付けポスト２４の各段２４ｂは例えば金属製で導電性を有し、各段２４ｂが連結された取付けポスト２４全体としても導電性を有する。各段２４ｂは例えば連結部にねじが形成され、そのねじによって互いに連結される。

図６に示す変形例では、取付けポスト２４の段２４ｂが互いに連結された箇所に支持された他の回路基板５０も備えられている。他の回路基板５０における接地構造は、第２の回路基板４０における接地構造と同様であってもよいし、別の接地構造であってもよい。

複数段２４ｂが連結された取付けポスト２４の場合にも、先端に第２の回路基板４０が取付けねじ４１によってねじ止めされて固定される。そして、第２の回路基板４０に搭載された電子部品４２は接続線４３と取付けポスト２４とを介してフレームグランド(即ちケース２０)に接地される。このように、取付けポスト２４の途中に他の回路基板５０が支持される場合であっても、取付けポスト２４が複数段２４ｂの連結構造となることで、取付けポスト２４を介した接地構造が実現される。また、取付けポスト２４の途中に他の回路基板５０が支持されるので空間の利用効率が高い。

他の回路基板５０における接地構造が第２の回路基板４０における接地構造と同様である場合には、ケース２０側に位置する段２４ｂが、他の回路基板５０を支持する支持部として機能し、先端側に位置する段２４ｂが取付けねじとして機能する。
図６に示す例では、更に、取付けポスト２４の各段２４ｂについて、側面が絶縁性のカバー２５で覆われており、上述したショートの危険が回避される。

なお、上述した各例の説明では、取付けポスト２４とケース２０とが別体である例が示されているが、取付けポスト２４はケース２０と一体に形成されてもよい。

また、上記説明では、本発明の電子装置の例として、電動パワーステアリング装置１００のコントローラ１０が示されているが、本発明の電子装置は、他の車載装置であってもよいし、車載装置以外の他の装置であってもよい。

１００…電動パワーステアリング装置、１０…コントローラ、１１…制御演算部、１３…モータ駆動部、２０…ケース、２１…基板載置部、２１ａ…ねじ孔、２２…信号用コネクタ実装部、２３…３相出力用コネクタ実装部、２３ａ…ねじ孔、２４…取付けポスト、２４ａ…ねじ孔、３０…第１の回路基板、３１ａ…貫通孔、３８…取付けねじ、４０…第２の回路基板、４０ａ…貫通孔、４１…取付けねじ、６０…３相出力用コネクタ、６１…取付けねじ、７０…カバー

Claims (5)

1. 接地されるフレームと、
   電子部品が搭載された基板と、
   前記フレームに固定されて前記基板を支持した導電性の支持部と、
   前記基板を前記支持部にねじ止めしたねじと、
   一端が前記ねじの箇所で前記支持部と電気的に接続され、他端が前記基板上の前記電子部品と電気的に接続され、前記基板上の配線パターンとは別に設けられた導線と、
   を備えたことを特徴とする電子装置。
2. 前記支持部は、前記フレームから突出して先端に前記基板がねじ止めされることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記支持部の両端を除いた側面を覆う絶縁性のカバーを更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 前記支持部は、前記フレームから突出した方向に複数段が連結されたものであり、
   前記複数段が互いに連結された箇所に支持された他の基板も備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の電子装置。
5. 前記導線は、一端が前記ねじで前記基板と共にねじ止めされ、当該一端に対する他端が前記電子部品にねじ止めされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子装置。

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