JP6486250B2 - 電動駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は電動駆動装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御装置を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動する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し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１３−６０１１９号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータと電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。そして、電動モータは、アルミ合金等から作られた筒部を有するモータハウジングに収納され、電子制御装置は、モータハウジングの軸方向の出力軸とは反対側に配置されたＥＣＵハウジングに収納されている。ＥＣＵハウジングの内部に収納される電子制御装置は、電源回路部と、電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴのようなパワースイッチング素子を有する電力変換回路部と、パワースイッチング素子を制御する制御回路部とを備え、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

そして、ＥＣＵハウジングに収納された電子制御装置には、合成樹脂から作られたコネクタ端子組立体を介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が供給されている。コネクタ端子組立体は蓋体として機能しており、ＥＣＵハウジングに形成された開口部を塞ぐようにして電子制御装置と接続され、また固定ボルトによってＥＣＵハウジングの外表面に固定されている。

尚、この他に電子制御装置を一体化した電動駆動装置としては、電動ブレーキや各種油圧制御用の電動油圧制御器等が知られている。

特開２０１３−６０１１９号公報

特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置は自動車のエンジンルーム内に配置されることから、小型に構成されることが必要である。特に最近では自動車のエンジンルーム内は、排気ガス対策機器や安全対策機器等の補機類が多く設置される傾向にあり、電動パワーステアリング装置を含めて各種補機類はできるだけ小型化することや部品点数を低減することが求められている。

例えば、電動パワーステアリング装置はその構造上から長手方向には軸長の制限は比較的少なく、半径方向の大型化が制限される傾向にある。したがって、ハウジングを半径方向へ小型化することが要請されているのが現状である。

半径方向に小型化するために電源回路部、電力変換回路部、及び制御回路部を個別に３分割する構成が有効である。これによれば、電動モータを制御するための必要な電気部品を３分割するため、半径方向に小型化できるようになるものである。

ところで、本発明が対象とする電動駆動装置においては、電源回路部から電力変換回路部に電力を供給するための接続部は、電源回路部に設けられた高圧側コネクタ端子から延びた配線端子を電力変換回路部に設けたインバータ側コネクタ端子に重ね合わせ、重ね合わせた部分の先端をＴＩＧ溶接して接続する構成となっていた。そして、配線端子とインバータ側コネクタ端子が重ね合せて接合されるため、インバータ側コネクタ端子は、基板とのハンダ接着面を配線端子とは反対側に延ばすことが必要となり、略「Ｌ」字状のコネクタ端子形状とされていた。尚、以下では単に「Ｌ」字状と表記する。

そして、このコネクタ端子は基板上に載置されてハンダによって基板に接着、固定されている。このコネクタ端子のハンダ付けは、一般的に「リフロープロセス」によって行われている。「リフロープロセス」は、予め配線基板にクリームハンダと呼ばれるペースト状のハンダを配線パターンに合わせて塗布し、そこにコネクタ端子を載置して配線基板へ直接的に熱を加えてハンダを溶かすことでハンダ付けを行う方法である。

上述したように、本発明が対象とする電動駆動装置においては、基板の面積を小さくして半径方向に小型化できるようにすることが要請されており、コネクタ端子の実装面積もできる限り低減する必要がある。このため、「Ｌ」字状のコネクタ端子の接着面も狭くなる傾向にある。

そして、「Ｌ」字状のコネクタ端子を使用する場合は、載置した状態でコネクタ端子の載置安定性が悪いものである。このため、ペースト状のハンダの粘着力だけでは自立させることが難しく、更にはハンダ付け行程でハンダが融けると、「Ｌ」字状のコネクタ端子が倒れる現象がある。したがって、特別な雇を用いてコネクタ端子を自立させることが必要となり、生産性の向上が図れないという課題があった。

本発明の目的は、実装面積が少なくてもコネクタ端子を単独で自立させてハンダ付け作業ができる新規な電動駆動装置を提供することにある。

本発明の特徴は、コネクタ端子を、配線端子と接続されるコネクタ接続片と、このコネクタ接続片と釣り合いを保ちコネクタ端子を自立させるコネクタ釣り合い片と、コネクタ接続片とコネクタ釣り合い片の間を結ぶコネクタ接着片から構成し、コネクタ接着片を基板に塗布されたペースト状のハンダに載置してコネクタ端子を基板に接着、固定する、ところにある。

本発明によれば、実装面積が少なくてもコネクタ釣り合い片によってコネクタ端子を自立させることができ、雇等の特別な治具を用いなくてもハンダ付けができるので生産性を高めることができるようになる。

本発明が適用される一例としての操舵装置の全体斜視図である。 機電一体型の電動駆動装置としての電動パワーステアリング装置の全体斜視図である。 本発明の一実施形態になる電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図３に示す電源回路部の斜視図である。 図３に示す電力変換回路部の斜視図である。 図３に示す制御回路部の斜視図である。 図３に示す蓋体の斜視図である。 図３に示すＡ−Ａ面の方向から蓋体側を見た平面図である。 図８のＢ−Ｂ面から見た断面図である。（電動モータ部分は省略している。） 本発明の一実施形態になる電力変換回路部の外観斜視図である。 図１０に示すインバータ側コネクタ端子の側面図である。 図１０に示すインバータ側コネクタ端子の外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明の実施形態を説明する前に本発明が適用される一例としての操舵装置の構成、及び機電一体型の電動駆動装置としての電動パワーステアリング装置の構成について図１、図２を用いて簡単に説明する。

まず、自動車の前輪を操舵するための操舵装置について説明する。操舵装置１は図１に示すように構成されている。図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端には図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間にはゴムブーツ５が設けられている。

ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックにギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に配置された電動モータを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）部９とが設けられている。電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しないボルトを介してギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御装置部９が設けられている。

図２に示すように、電動モータ部８はアルミニウム合金等から作られた筒部を有するモータハウジング１１Ａ及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御装置部９は、モータハウジング１１Ａの軸方向の出力軸とは反対側に配置された、アルミニウム合金等で作られたＥＣＵハウジング１１Ｂ及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。

モータハウジング１１ＡとＥＣＵハウジング１１Ｂはその対向端面で固定ボルトによって一体的に固定されている。ＥＣＵハウジング１１Ｂの内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴからなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路部や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータの入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。ここで、電源回路部、電力変換回路部、及び制御回路部は、夫々異なった３枚の基板に分割して設けられている。

ＥＣＵハウジング１１Ｂの端面にはコネクタ端子組立体を兼用する合成樹脂製の蓋体１２が固定ボルト１３（図３参照）によって固定されている。蓋体１２には電力供給用のコネクタ端子形成部１２Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１２Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１２Ｃを備えている。そして、ＥＣＵハウジング１１Ｂに収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた蓋体１２の電力供給用のコネクタ端子形成部１２Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１２Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１２Ｃを介して送出されている。

ここで、蓋体１２はＥＣＵハウジング１１Ｂの開口部の全体を覆うような形状になっているが、各コネクタ端子を小型に形成して、ＥＣＵハウジング１１Ｂに形成された挿入孔を挿通して電子制御装組立体と接続する構成にしても良いものである。

以上のような構成の電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算した駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンからギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。これらの構成、動作は既によく知られているので、これ以上の説明は省略する。

そして、上述した通り、小型化の要求を満足するためには電源回路部や電力変換回路部を高密度実装することが有効である。このためにはコネクタ端子の実装面積も低減する必要がある。しかしながら、「Ｌ」字状のコネクタ端子を使用すると載置した状態で載置安定性が悪いので、「リフロープロセス」でハンダ付けする場合は、ペースト状のハンダの粘着力だけでは自立させることは難しく、更にはハンダ付け行程でハンダが融けると、「Ｌ」字状のコネクタ端子が倒れる現象がある。このため、特別な雇を用いてコネクタ端子を自立させることが必要となり、生産性の向上が図れないという課題があった。

このような背景から、本実施例では次のような構成の電動駆動装置（電動パワーステアリング装置）を提案するものである。

つまり、本実施例においては、コネクタ端子を、配線端子と接続されるコネクタ接続片と、このコネクタ接続片と釣り合いを保ちコネクタ端子を自立させるコネクタ釣り合い片と、コネクタ接続片とコネクタ釣り合い片の間を結ぶコネクタ接着片から構成し、コネクタ接着片を基板に塗布されたペースト状のハンダに載置してコネクタ端子を基板に接着、固定する構成とした。これによれば、実装面積の余裕が少なくてもコネクタ釣り合い片によってコネクタ端子を自立させることができ、雇等の特別な治具を用いなくてもハンダ付けができるので生産性を高めることができるようになる。

以下、本発明の一実施形態になる電動パワーステアリング装置の構成について説明するが、以下の図面では図２に示す蓋体１２の形状が相違する。しかしながら、その機能は同一である。

図３に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。尚、モータハウジング１１Ａには通常は電動モータが収納されているものである。そして、上述したようにモータハウジング１１ＡとＥＣＵハウジング１１Ｂは別体のアルミニウム合金から作られているが、両ハウジングは同一のハウジングとしても良いものである。

電子制御装置部９は、モータハウジング１１Ａ内の電動モータの図示しない出力軸と反対側に結合されたＥＣＵハウジング１１Ｂと、ＥＣＵハウジング１１Ｂに３本の固定ボルト１３によって結合された蓋体１２とから構成されている。蓋体１２は後述するように、コネクタ端子組立体を兼用するものであり、合成樹脂から射出成型によって形成されている。尚、この蓋体１２には後述するように各種のコネクタ配線部が同時にインサートモールドによって埋設されている。

ＥＣＵハウジング１１Ｂ及び蓋体１２とから構成される収容空間には、電源回路部１４が設けられ、ＥＣＵハウジング１１Ｂとモータハウジング１１Ａの収納空間には電力変換回路部１５、制御回路部１６が配置されている。電源回路部１４、電力変換回路部１５、制御回路部１６は電子制御組立体を構成するものである。

ＥＣＵハウジング１１Ｂの内部にはアルミニウム、或いはアルミニウム合金等の金属から作られた放熱基体５３が配置されている。この放熱基体５３はＥＣＵハウジング１１Ｂと一体的に形成されている。また、この放熱基体５３の両面には片面実装によって電源回路部１４及び電力変換回路部１５を構成する電気部品が載置された金属基板１７、１８が固定されている。

上述した通り、金属基板１７と金属基板１８の間には所定の厚さを備えるアルミニウムやアルミニウム合金からなる放熱基体５３が配置されており、この放熱基体５３は後述するように放熱部材として機能するもので、ＥＣＵハウジング１１Ｂと一体的に形成され、ＥＣＵハウジング１１Ｂから外気に放熱できるように構成されている。ここで、金属基板１７、１８と放熱基体５３は、熱的な接触を高めるため熱伝導性の良い放熱接着剤、放熱シート、放熱グリース等の放熱機能材が金属基板１７、１８と放熱基体５３の間に介装されている。

蓋体１２と放熱基体５３の間には、電動モータを駆動するインバータ装置に使用される高圧直流電源と、マイクロコンピュータ等の制御回路に使用される低圧直流電源の生成を主たる機能とする電源回路部１４が配置されている。

この電源回路部１４は図４に示すように、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属からなる金属基板１７の片面上に、コンデンサ１９、コイル２０、ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子２１、バッテリからの電源側配線端子が接続される電源側コネクタ端子２２、電力変換回路部１５に高圧電源を供給する高圧配線端子が接続される高圧側コネクタ端子２３、制御回路部１６に低圧電源を供給する低圧配線端子が接続される低圧側コネクタ端子２４等の電気部品が実装されている。

金属基板１７は、アルミニウム基板の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されており、この上に電気部品が載置されて夫々の電気部品が電気的に接続されるものである。電源回路部１４は、コンデンサ１９やコイル２０、コネクタ端子２２〜２４等の比較的形状が大きい（＝背が高い）電気部品が使用されている。

コネクタ端子２２、２３はプレスフィット型のコネクタであり、内側に向けて弾発性を備えており、このコネクタ端子２２、２３に配線端子を挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に相互の接続を確保できる。図４にある通り、コネクタ端子２２、２３は一枚の細長い金属板の両端を内側に折り込み、更にこの折り込んだ領域を２回折り込んで双方の端面が対向するようにして形成されている。

ここで、電源回路部１４は比較的実装面積に余裕があり、コネクタ端子２２、２３の実装面積も十分取れるのでプレスフィット型のコネクタを使用することができる。このプレスフィット型コネクタは接着面が広く載置安定性が良いので、「リフロープロセス」のハンダ付けにおいても倒れの恐れが無いものである。

また、プレスフィット型のコネクタは対向する端面２２Ａ、２３Ａは弾性を備えており、この端面に押し込まれた配線端子は強く接触して、配線端子から与えられた押し込み力がコネクタ端子２２、２３を介して金属基板１７に伝えられえるものである。本実施例では、金属基板１７は固定ねじによって放熱基体５３に固定されておらず、コネクタ端子２２、２３に挿入された配線端子から付与される押し込み力によって金属基板１７と放熱基体５３が固定される構成になっている。

そして、放熱基体５３の電源回路部１４が位置する側と反対側には、電動モータの駆動を主たる機能とするインバータ制御を実行する電力変換回路部１５が配置されている。この電力変換回路部１５は放熱基体５３を境にして電源回路部１４の金属基板１７に対向するように、電力変換回路部１５の金属基板１８を配置している。

この電力変換回路部１５の金属基板１８と電源回路部１４の金属基板１７との対向面は、実質的に同じ形状をしており、放熱基体５３に熱が相互に伝わりやすいものとなっている。更に、金属基板１７、１８と放熱基体５３の間には熱伝導性の良い放熱接着剤、放熱シート、放熱グリース等の放熱機能材が介装されている。

電力変換回路部１５は図５に示すように、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属からなる金属基板１８上に、複数のＭＯＳＦＥＴからなるパワースイッチング素子２５、及びこれの出力用の出力コネクタ端子２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗ、及びスイッチング素子２５を制御するゲート、ドレイン、ソース等の入力信号の入力やスイッチング素子２５の動作状況を制御回路部１６にフィードバックするための信号コネクタ端子２７Ａ〜２７Ｄ等が実装されている。また、電源回路部１４から電力の供給を受けるインバータ側コネクタ端子２８も設けられている。更に、スイッチング素子２５は、電動モータを制御する６個のスイッチング素子２５以外にフェールセーフ用の３個のスイッチング素子２５も備えられている。

尚、出力用コネクタ端子２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗはプレスフィット型のコネクタであり、内側に向けて弾発性を備えており、この出力用コネクタ端子２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗに電動モータに接続されたバスバーのコネクタ端子を挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に相互の接続を確保できる。図５にある通り、出力用コネクタ端子２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗも一枚の細長い金属板の両端を内側に折り込み、更にこの折り込んだ領域を２回折り込んで双方の端面が対向するようにして形成されている。ハンダ付けの方法は電源回路部と同じ方法で行われる。

一方、インバータ側コネクタ端子２８付近は充分な実装面積が確保できなく、しかも、インバータ側コネクタ端子２８は配線端子と重ね合せて接合されるため、従来では「Ｌ」字状のコネクタ端子を使用していた。図５では従来の「Ｌ」字状のコネクタ端子を示している。尚、本実施形態になる電力変換回路部については、後ほど図１０、図１１Ａ、図１１Ｂを用いて説明する。

金属基板１８は、アルミニウム基板の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上に銅箔からなる配線パターンを印刷して構成されており、この上に電気部品が載置されて夫々の電気部品が電気的に接続されるものである。尚、図５は理解がしやすいように上述の電気部品を載置した側を示しているが、実際は図３にあるように、電気部品が下側になるように配置されるものである。

電力変換回路部１５とモータハウジング１１Ａの間には、電力変換回路部１５のスイッチング素子２５のスイッチング制御等を主たる機能とする制御回路部１６が配置されている。ＥＣＵハウジング１１Ｂには、モータハウジング１１Ａ側に向けて樹脂基板取付ボス２９が形成されており、この樹脂基板取付ボス２９に制御回路部１６の樹脂基板３１が取付けボルトで固定されている。

制御回路部１６は図６に示すように、合成樹脂等からなる樹脂基板３１上に、スイッチング素子２５等を制御するマイクロコンピュータ３２等が実装されている。尚、樹脂基板３１上には図３に示しているように、マイクロコンピュータ３２の周辺回路等の電気部品が配置されているが、図６ではこれらを省略している。

樹脂基板３１は電力変換回路部１５とは所定の距離を置いて配置されており、この間の空間に電力変換回路部１５の電気部品と制御回路部１６の電気部品が配置されるものである。そして、制御回路部１６と電力変換回路部１５とは上述したコネクタ端子２７Ａ〜２７Ｄによって接続されている。

コネクタ端子２７Ａ〜２７Ｄは、樹脂基板３１と電力変換回路部１５の間の所定距離を超える長さを有している。そして、コネクタ端子２７Ａは樹脂基板３１の接続孔３３Ａに接続され、コネクタ端子２７Ｂは接続孔３３Ｂに接続され、コネクタ端子２７Ｃは接続孔３３Ｃに接続され、コネクタ端子２７Ｄは接続孔３３Ｄに接続されるようになっている。尚、制御基板３１に形成した接続孔３３Ｅは、後述する蓋体１２の絶縁領域部に埋設した信号伝送用及び低圧電源供給用の制御側コネクタ端子が接続されるものである。

このように、蓋体１２からモータハウジング１１Ａ側に向かって、電源回路部１４、放熱基体５３、電力変換回路部１５、及び制御回路部１６の順番で配置されている。このように電源回路部１４から距離を置いて制御回路部１６を配置することで、電源ノイズを除去した後に制御回路部１６に安定した電源を提供することができるようになる。

図３に戻って、各コネクタ端子と接続される配線部が埋設された蓋体１２は、ＥＣＵハウジング１１Ｂの開口を覆うものであり、図２に示すものと同じように、軸方向の外表面に電力供給用の端子形成部１２Ａ、検出センサ用の端子形成部１２Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用の端子形成部１２Ｃを備えている。尚、端子形成部１２Ｂと端子形成部１２Ｃを一体に形成しても差し支えないものである。そして、これらの端子形成部１２Ａ〜１２Ｃを介して、図示しない電源から電源回路部１４へ電力が供給されている。同様に検出センサの信号等が制御回路部１６に入力されている。

次に蓋体１２の構成を説明すると、図７に示されている通り、蓋体１２は合成樹脂によって形成されており、この蓋体１２は配線端子組立体を兼ねており、内部に各種配線部とその配線端子を備えている。

まず第１に、外部電源（＝車載バッテリ）と接続された端子形成部１２Ａと電源回路部１４を接続する電力供給用の配線部である電源側配線部が蓋体１２に埋設され、先端の電源側配線端子３４が蓋体１２から露出している。この電源側配線端子３４は蓋体１２の側周面の内側に位置している。

電源側配線端子３４は、電源回路部１４の電源側コネクタ端子２２に接続されるもので、電源側配線端子３４をプレスフィット型の電源側コネクタ端子２２に挿入するだけで、簡単に接続が完了するものである。電源側配線端子３４はプレスフィット型の電源側コネクタ端子２２に挿入されて、金属基板１７を放熱基体５３に強く押し付ける機能を備えている。

次に、電源回路部１４と電力変換回路部１５を接続する電力供給用の配線部である高圧側配線部が蓋体１２に埋設されている。この高圧側配線部の両端は、高圧側配線端子３５とインバータ側配線端子３６として形成されて蓋体１２から露出している。一方の高圧側配線端子３５は電源回路部１４の高圧側コネクタ端子２３に接続され、他方のインバータ側配線端子３６は電力変換回路部１５のインバータ側コネクタ端子２８に接続されるものである。

高圧側配線端子３５は、電源回路部１４の高圧側コネクタ２３に接続されるもので、高圧側配線端子３５をプレスフィット型の高圧側コネクタ端子２３に挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に接続が完了するものである。この高圧側配線端子３５はプレスフィット型の高圧側コネクタ２３に挿入されて、金属基板１７を放熱基体５３に強く押し付ける機能を備えている。

また、インバータ側配線端子３６は、電力変換回路部１５のインバータ側コネクタ端子２８に接続されるもので、インバータ側配線端子３６とインバータ側コネクタ端子２８とをＴＩＧ溶接することで接続が完了するものである。

この高圧側配線部は、高圧側配線端子３５とインバータ側配線端子３６の間で、その断面形状がインバータ側配線端子の方が長い「コ」の字状になっている。この長い部分は蓋体１２を形成する合成樹脂に埋設されて高圧側絶縁領域部４５とされており、この高圧側絶縁領域部４５は、図８にあるように金属基板１７、１８及び放熱基体５３に形成した挿通部４７を挿通して、電力変換回路部１５まで延びている。尚、この挿通部は金属基板１７、１８及び放熱基体５３の外周側に形成した「切欠き」でも良いし、或いは「挿通孔」でも良いものである。更に、高圧側配線部を構成する高圧側絶縁領域部４５は金属基板１７、１８及び放熱基体５３の外周側と蓋体１２の側周面の内側の間に位置している。

次に、電源回路部１４と制御回路部１６を接続する電力供給用の配線部である低圧側配線部が蓋体１２に埋設されている。この低圧側配線部の両端は、低圧側配線端子３７と制御側配線端子３８として形成されて蓋体１２から露出している。一方の低圧側配線端子３７は電源回路部１４の低圧側コネクタ端子２４に接続され、他方の制御側配線端子３８は制御回路部１６の接続孔３３Ｅに接続される。

また、低圧側配線部に隣接して、検出センサ用のコネクタ端子形成部１２Ｂ、制御状態送出用のコネクタ端子形成部１２Ｃと接続された、信号伝送用の信号伝送配線部が蓋体１２に埋設され、制御側配線端子３９が蓋体１２から露出している。

低圧側配線端子３７は、電源回路部１４の低圧側コネクタ端子２４に接続されるもので、低圧側配線端子３７をソケット型の低圧側コネクタ端子２４に嵌合するだけで接続が完了するものである。また、制御側配線端子３８及び信号伝送用の制御側配線端子３９は、制御回路部１６の接続孔３３Ｅに接続されるもので、制御側配線端子３８、３９と接続意孔３３Ｅとをハンダによって接合することで接続が完了するものである。

尚、図７にある通り、電源回路部１４、電力変換回路部１５及び制御回路部１６の各基板の外周側に寄せて、電源側配線端子３４、高圧側配線端子部３５、インバータ側配線端子３６、低圧側配線端子３７、制御側配線端子３８、３９が位置するように配置されている。これによって、電源回路部１４、電力変換回路部１５及び制御回路部１６を構成する電気部品を各基板の中央に寄せて配置できるので、半径方向に向けて小型化が可能となる。

次に図８、図９を用いてＥＣＵハウジング１１Ｂに収納された電子制御組立体の構成の詳細について説明する。

図８は、図３に示すＡ−Ａ面から蓋体１２の方向を見た図であり、電力変換回路部１５の平面が示されている。電力変換回路部１５の詳細な構成は図５に示した通りであるので説明は省略する。尚、金属基板１８とＥＣＵハウジング１１Ｂの間には挿通部４０、４７が形成されている。

挿通部４０は金属基板１８の外周に形成した直線状の切欠きであり、この挿通部４０を通って低圧側絶縁領域部４６が制御回路部１６側まで延びてきている。このように直線状の「切欠き」としたのは、低圧側絶縁領域部４６を通る配線部の本数が多く、「切欠き」の面積を大きくして低圧側絶縁領域部４６を挿通させるためである。もちろん、金属基板１７及び放熱基体５３にも、挿通部４０と一致する挿通部が形成されていることは言うまでもない。

同様に、挿通部４７は金属基板１８の外周に形成した「切欠き」であり、この挿通部４７を通って上述した高圧側絶縁領域部４５が電力変換回路部１５側に延びてきている。もちろん金属基板１７及び放熱基体５３にも、金属基板１８に形成した挿通部４７と一致する挿通部が形成されていることは言うまでもない。

次に図８のＢ−Ｂ面から見た電動パワーステアリング装置の断面を図９に基づき説明するが、この図９においては電動モータ部分を省略している。

図９において、蓋体１２の内側底面部から制御回路部１６側に向かって合成樹脂からなる高圧側絶縁領域部４５が延びている。この高圧側絶縁領域部４５は金属基板１７の外周部に設けた挿通部４８及び金属基板１８の外周部に設けた挿通部４７及び放熱基体５３に設けた挿通部５５を挿通して電力変換回路部１５まで延びている。尚、金属基板１７、１８の挿通部４７、４８は金属基板１７、１８の外周面と蓋体１２の側周面の間に形成されており、放熱基体５３の挿通部５５は放熱基体５３の外周側の内部に形成した挿通孔である。

高圧側絶縁領域部４５の内部には高圧側配線部４９が埋設されており、この高圧側配線部４９の一方には高圧側配線端子３５が形成され、他方にはインバータ側配線端子３６が形成されている。このように高圧側絶縁領域部４５によって、高圧側配線部４９とそれぞれの金属基板１７、１８及び放熱基体５３の絶縁を確保している。

高圧側配線端子３５とインバータ側配線端子３６を含めた高圧側配線部４９は「コ」の字状に形成されており、電源回路部１４の高圧側コネクタ端子２３と電力変換回路部１５のインバータ側コネクタ端子２８が逆向きに設けられているので、これらを相互に接続することができるようにしている。

したがって、蓋体１２をＥＣＵハウジング１１Ｂに固定する場合は、高圧側配線端子３５をプレスフィット型の高圧側コネクタ端子２３に差し込むことで接続し、インバータ側配線端子３６をインバータ側コネクタ端子２８にＴＩＧ溶接することで接続することができる。尚、この時には制御回路部１６は設けられておらず、ＴＩＧ溶接用トーチをインバータ側配線端子３６とインバータ側コネクタ端子２８まで近づけることが容易にできるようになっている。

さて、図８からわかるように、インバータ側コネクタ端子２８付近の領域は、挿通部４７が位置するという理由等で、充分な実装面積が確保できなく、従来では「Ｌ」字状のコネクタ端子を使用していた。この「Ｌ」字状のインバータ側コネクタ端子２８は、載置した状態で載置安定性が悪いものであり、「リフロー方式」でハンダ付けする場合は、ペースト状のハンダの粘着力だけでは自立させることは難しく、ハンダ付け行程でハンダが融けると、「Ｌ」字状のコネクタ端子が倒れる課題がある。

そこで、本実施形態では図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示すようなインバータ側コネクタ端子を採用するものである。

図１０に示す電力変換回路部は、本実施形態になる新しい電力変換回路部１５Ｎである。電力変換回路部１５Ｎは図１０に示すように、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属からなる金属基板１８Ｎ上に、複数のＭＯＳＦＥＴからなるパワースイッチング素子２５Ｎ、及びこれの出力用の出力コネクタ端子２６Ｕ-Ｎ、２６Ｖ-Ｎ、２６Ｗ-Ｎ、及びスイッチング素子２５Ｎを制御するゲート、ドレイン、ソース等の入力信号の入力やスイッチング素子２５Ｎの動作状況を制御回路部１６にフィードバックするための信号コネクタ端子２７Ａ-Ｎ〜２７Ｄ-Ｎ等が実装されている。スイッチング素子２５Ｎは、電動モータを制御する６個のスイッチング素子２５Ｎ以外にフェールセーフ用の３個のスイッチング素子２５Ｎも備えられている。

尚、出力用コネクタ端子２６Ｕ-Ｎ、２６Ｖ-Ｎ、２６Ｗ-Ｎは、図５と同様にプレスフィット型のコネクタであり、内側に向けて弾発性を備えており、この出力用コネクタ端子２６Ｕ-Ｎ、２６Ｖ-Ｎ、２６Ｗ-Ｎに電動モータに接続されたバスバーのコネクタ端子を挿入するだけで、ハンダを用いずに簡単に相互の接続を確保できる。

ここで、出力用コネクタ端子２６Ｕ-Ｎ、２６Ｖ-Ｎ、２６Ｗ-Ｎが実装される領域は、比較的実装面積に余裕があり、出力用コネクタ端子２６Ｕ-Ｎ、２６Ｖ-Ｎ、２６Ｗ-Ｎの実装面積も十分取れるのでプレスフィット型のコネクタを使用することができる。このプレスフィット型コネクタは接着面が広く載置安定性が良いので、「リフロープロセス」のハンダ付けにおいても倒れの恐れが無いものである。一方、インバータ側コネクタ端子２８Ｎ付近の領域は挿通部４７が位置するという理由からコネクタ端子を実装する実装面積に余裕が少ないものである。

そこで、本実施形態では、インバータ側コネクタ端子２８Ｎを、インバータ側配線端子３６と接続されるコネクタ接続片２８Ｎ-Ｃと、このコネクタ接続片２８Ｎ-Ｃと釣り合いを保ち、インバータ側コネクタ端子を自立させるコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂと、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃとコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂの間を結ぶコネクタ接着片２８Ｎ-Ａから構成し、コネクタ接着片２８Ｎ-Ａを金属基板１８Ｎに塗布されたペースト状のハンダ領域に載置してインバータ側コネクタ端子２８Ｎを金属基板１８Ｎに接着、固定するようにしている。

図１０にある通り、挿通部４７が形成されている金属基板１８上には、電源側とグランド側に接続される２個のインバータ側コネクタ端子２８Ｎが載置されている。このインバータ側コネクタ端子２８Ｎは、断面が略「Ｕ」字状に形成されている。

つまり、図１１Ａ、図１１Ｂにあるように、インバータ側コネクタ端子２８Ｎには、インバータ配線端子３６と接続されるコネクタ接続片２８Ｎ-Ｃが形成されている。また、このコネクタ接続片２８-Ｃだけだと載置した時の載置安定性が悪いため、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃと釣り合いを保ち、インバータ側コネクタ端子２８Ｎを自立させるコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂが形成されている。更に、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃとコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂを連続して形成するコネクタ接着片２８Ｎ-Ａが形成されている。したがって、本実施形態になるインバータ側コネクタ端子２８Ｎは、コネクタ接続片２８-Ｃと、コネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂと、コネクタ接着片２８Ｎ-Ａが一体的に接続された断面が略「Ｕ」字状に形成されている。

ここで、コネクタ接着片２８Ｎ-Ａの接着寸法は、従来の「Ｌ」字状のインバータ側コネクタ端子２８と実質的に同じ寸法に決められている。このため、実装面積が従来のままであっても充分実装できるものである。このように、図１１Ｂに示すような形状のコネクタ端子においては、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃとコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂを形成しているため、載置安定性が優れており、自立することが可能である。この場合、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃとコネクタ釣り合い片２８Ｎ-Ｂの重心の延長線上に、コネクタ接着片が位置する構成となっている。

そして、このコネクタ端子２８Ｎは、図１０にある通り金属基板１８Ｎの所定の実装領域に載置されてハンダ付けされるものである。したがって、「リフロープロセス」でハンダ付けを行う場合において、インバータ側コネクタ端子２８Ｎは載置安定性が良く、ハンダ付け行程でハンダが融けても、インバータ側コネクタ端子２８Ｎが倒れることが無いものである。このため、特別な雇を用いてインバータ側コネクタ端子を自立させることが不要となり、生産性の向上が図れるようになる。

また、本実施形態になるインバータ側コネクタ端子２８Ｎのコネクタ接着片２８Ｎ-Ａとコネクタ接続片２８Ｎ-Ｃの間は、コネクタ接着片２８Ｎ-Ａからみて上側に傾斜した応力緩衝領域２８Ｎ-Ｄが形成されている。この応力緩衝領域２８Ｎ-Ｄは、コネクタ接続片２８Ｎ-Ｃに余分な荷重が作用すると、撓むことによって応力を緩衝する機能を備えている。

つまり、この応力緩衝領域２８Ｎ-Ｄは、ＴＩＧ溶接した時の応力を緩和する機能を備えているものである。インバータ側コネクタ端子２８Ｎと高圧側配線端子３６とは重ね合せて先端がＴＩＧ溶接されるが、溶接後に互いの端子間で応力が発生し、この応力緩衝領域２８Ｎ-Ｄによって応力を緩和することができるようになる。

更に、釣り合い片２８Ｎ-Ｂが新たに形成されることによって、金属基板１８Ｎからの熱を放散しやすくなり、結果的に電力変換回路（インバータ回路）の熱を放散することに寄与する効果がある。

尚、本実施形態においては電力変換回路部のインバータ側コネクタ端子について説明したが、これ以外のコネクタ端子、及び電源回路部のコネクタ端子についても適用できることはいうまでもない。

以上述べた通り本発明によれば、コネクタ端子を、配線端子と接続されるコネクタ接続片と、このコネクタ接続片と釣り合いを保ちコネクタ端子を自立させるコネクタ釣り合い片と、コネクタ接続片とコネクタ釣り合い片の間を結ぶ接着片から構成し、接着片を基板に形成されたペースト状のハンダに載置してコネクタ端子を基板に接着、固定する構成とした。これによれば、実装面積の余裕が少なくても釣り合い片によってコネクタ端子を自立させることができ、雇等の特別な治具を用いなくてもハンダ付けができるので生産性を高めることができるようになる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

６…電動パワーステアリング装置、１１Ａ…モータハウジング、１１Ｂ…ＥＣＵハウジング、１２…蓋体、１２Ａ〜１２Ｃ…コネクタ端子部、１４…電源回路部、１５…電力変換回路部、１６…制御回路部、１７、１８…金属基板、１９…コンデンサ、２０…コイル、２１…スイッチング素子、２２…電源側コネクタ端子、２３…高圧側コネクタ端子、２４…低圧側コネクタ端子、２５…スイッチング素子、２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗ…出力コネクタ端子、２８…インバータ側コネクタ端子、３４…電源側配線端子、３５…高圧側配線端子、３６…インバータ側配線端子、３７…低圧側配線端子、４５…高圧側絶縁領域部、４６…低圧側絶縁領域部、４７、４８、５５…挿通部、４９…高圧側配線部、５３…放熱基体、２８Ｎ…インバータ側コネクタ端子、２８Ｎ-Ａ…コネクタ接着片、２８Ｎ-Ｂ…コネクタ釣り合い片、２８Ｎ-Ｃ…コネクタ接続片。

Claims (4)

1. 機械系制御要素を駆動する電動モータと、前記電動モータの出力軸とは反対側に配置され前記電動モータを制御する電子制御装置とから構成され、
   前記電子制御装置は、
   前記電動モータが収容されたモータハウジングに結合されたＥＣＵハウジングと、前記ＥＣＵハウジングの内部に収容され前記電動モータを駆動制御するための電子制御組立体とから構成され、
   前記電子制御組立体を、電源の生成を主たる機能とする金属基板に実装された電源回路部と、前記電動モータの駆動を主たる機能とする金属基板に実装された電力変換回路部と、前記電力変換回路部の制御を主たる機能とする樹脂基板に実装された制御回路部とに分割すると共に、
   前記電源回路部と前記電力変換回路部を接続する配線部の配線端子と接続される少なくとも１個のコネクタ端子を、
   前記配線端子と接続されるコネクタ接続片と、前記コネクタ接続片と釣り合いを保ち、前記コネクタ端子を自立させるコネクタ釣り合い片と、前記コネクタ接続片と前記コネクタ釣り合い片の間を結ぶコネクタ接着片から構成し、
   前記コネクタ接着片を前記金属基板に塗布されたハンダに載置して前記ハンダを融かした状態で前記金属基板に接着、固定された前記コネクタ端子としたことを特徴とする電動駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記コネクタ端子は、前記コネクタ接続片と前記コネクタ接着片の間に応力緩衝領域が形成されていることを特徴とする電動駆動装置。
3. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記コネクタ端子の断面は、前記コネクタ接続片と、前記コネクタ接着片と、前記コネクタ釣り合い片によって、略「Ｕ」字状に形成されていることを特徴とする電動駆動装置。
4. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記電源回路部の高圧側コネクタ端子はプレスフィット型のコネクタ端子であり、このプレスフィット型のコネクタ端子に前記配線部の一方の配線端子が接続され、前記電力変換回路部のインバータ側コネクタ端子は前記配線部の他方の配線端子が溶接によって接続され、前記インバータ側コネクタ端子が前記コネクタ接続片と、前記コネクタ接着片と、前記コネクタ釣り合い片を備えていることを特徴とする電動駆動装置。

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