控制单元及使用了该控制单元的电动助力转向装置的制作方法

本发明涉及以与电动机输出轴同轴的方式与电动机一体化且控制电动机的驱动的控制单元、以及使用了该控制单元的电动助力转向装置。

背景技术：

控制电动机的驱动的控制单元对应于多个传感器、电源系统而具备多个连接器。此外，在以与电动机输出轴同轴的方式与电动机一体化的控制单元中，朝向、种类、形状之类的连接器的规格不得不根据安装控制单元的对象而进行变更。

因此，提出有将连接器自身设为独立的构成部件，将该连接器安装于控制单元的外壳，从而构成控制单元(控制装置)(例如参照专利文献1)。

具体而言，专利文献1记载的控制单元包括：在径向上突出的外壳用突出部具有外壳用孔部的有底筒状的外壳；收纳在该外壳内、且具有输入来自外壳外的外部信号的控制部用连接端子及对外部信号进行运算处理的电子部件的控制部；在径向上突出的散热器用突出部具有散热器用孔部且塞住外壳的开口部的散热器；固定于外壳用突出部及散热器用突出部中的一方、且具有与控制部用连接端子进行电连接的连接器用连接端子的外部连接连接器；及固定于外壳用突出部及散热器用突出部中的另一方的外罩，连接器用连接端子及控制部用连接端子贯通由外罩覆盖的外壳用孔部或散热器用孔部，利用各自的前端部进行电连接。

在专利文献1记载的控制单元中，通过具有上述结构，即使在连接器的规格被变更的情况下，也可仅通过外部连接连接器的设计变更来进行应对，对外壳、其它构件不会产生影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5377710号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，现有技术存在如下问题。

即，在专利文献1记载的控制单元中，存在如下问题：外部连接连接器及其周边在简化以实现小型化、且改善组装性、成本方面还有余地。此外，在控制单元中必须安装较大型的部件，由于该大型部件的配置，也存在妨碍小型化的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种控制单元，该控制单元即使在连接器的规格被变更的情况下，也能容易地进行应对，并且，通过使连接器及其周边为简单的结构，可改善组装性、成本，且能实现小型化。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的控制单元控制电动机的驱动，其中，控制单元以与电动机的电动机输出轴同轴的方式与电动机一体化，并且包括成为控制单元的外包装且与电动机的端部结合的外壳、及配置于在外壳形成的缺口部且与外壳结合的连接器结构体，连接器结构体具有形成有连接器的连接器主体、包含电源系统及信号系统的终端、以及包含电容器及线圈中的至少一方的部件安装部，部件安装部与电动机输出轴平行，且设置于电动机或外壳的外部，包含于部件安装部的电容器及线圈中的至少一方经由终端与连接器主体的连接器直接进行电连接。

发明效果

根据本发明所涉及的控制单元，与外壳结合并构成控制单元的连接器结构体具有形成有连接器的连接器主体、包含电源系统及信号系统的终端、以及包含电容器及线圈中的至少一方的部件安装部，部件安装部与电动机输出轴平行，且设置于电动机或外壳的外部，包含于部件安装部的电容器及线圈中的至少一方经由终端与连接器主体的连接器直接进行电连接。

因此，即使在连接器的规格被变更的情况下，也能容易地进行应对，并且，通过使连接器及其周边为简单的结构，可改善组装性、成本，且能实现小型化。

附图说明

图1是表示应用了本发明实施方式1所涉及的控制单元的电动助力转向装置的整体电路结构的电路图。

图2是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

图3是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。

图4是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的外壳的俯视图。

图5是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

图6是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。

图7是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的外壳的俯视图。

图8是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的线圈连接结构的说明图。

图9是表示本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。

图10是表示本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的框架的俯视图。

图11是表示本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明所涉及的控制单元的优选实施方式，对于各图中相同或者相应的部分，附加相同标号来进行说明。另外，本发明所涉及的控制单元以与电动机输出轴同轴的方式与电动机一体化。

此外，以下，举出控制单元适用于电动助力转向装置的情况的示例进行说明，但并不限于此，控制单元只要是控制电动机的驱动的装置，也可以是适用于电动助力转向装置的装置以外的装置。

实施方式1

图1是表示应用了本发明实施方式1所涉及的控制单元的电动助力转向装置的整体电路结构的电路图。图1中，该电动助力转向装置由控制单元1和电动机2构成。

另外，该实施方式1中，对于电动机2为3相无刷电动机的情况进行说明，但并不限于此，也可以是带刷电动机或3相以上的多相绕组电动机。

控制单元1包含向电动机2提供电流的逆变器电路3和主要装载有cpu的控制基板4。此外，控制单元1经由连接器与装载于车辆的电池6、点火开关7及传感器类8相连接。

控制单元1内的控制基板4具有：基于来自车速传感器、检测方向盘的转向转矩的转矩传感器等传感器类8的信息来计算提供给电动机2的电力的控制量的cpu10；驱动逆变器电路3的初级的驱动电路11；及检测逆变器电路3内的各部分的电压或电流的监视器电路12。

此外，控制单元1的电源系统线路(+、-)上设置有用于抑制噪声放射的电容器c1、c2、c3及线圈cl。此处，这些部件尺寸较大。此外，在电源系统线路上插入有具有对+电源线进行开关的继电器功能的电源用开关元件14。

该电源用开关元件14例如为fet，寄生二极管中，相对于电流提供方向为正向和反向的2种寄生二极管串联连接。利用该电源用开关元件14，在电动机2、逆变器电路3发生了故障等情况下，可强制性切断供电。此外，利用寄生二极管，即使在进行了电池6的反接布线的情况下，也能切断电流流过的线路，从而实现电池反接保护的功能。

逆变器电路3相对于电动机2的3相绕组(u、v、w)的各相，具有分别设置于上下桥臂的总计6个开关元件31u～31w、32u～32w、及具有在电动机绕组与开关元件之间进行开关的继电器功能的继电器用开关元件34u～34w。另外，图1中，仅记载了u相的标号，但其它相与u相相同。

另外，上下桥臂的开关元件31u～31w、32u～32w基于cpu10的指令进行pwm驱动，因此，出于抑制噪声的目的，还使逆变器电路3与电容器30u～30w相连接。此外，逆变器电路3还与用于检测电动机2中流过的电流的分流电阻33u～33w相连接。此处，各相开关元件31、32、34作为按每相集成的功率模块35u～35w，总计配置3个。

作为图1所示的电动助力转向装置的概略动作，cpu10基于来自传感器类8的输入信息，计算提供给电动机2的绕组的电流，并经由驱动电路11将其输出到逆变器电路3。接着，驱动各相的开关元件31、32、34，将电流提供给电动机2的绕组。

此外，利用监视器电路12检测提供给电动机2的绕组的电流的电流值，根据cpu10的运算值(目标值)和实际电流值的偏差，执行反馈控制。另外，驱动电路11一并控制电源用开关元件14及继电器用开关元件34。

对于以上那样的电路结构，在图2中示出电动助力转向装置的结构。图2是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的剖视图。图2中，图中的上侧为电动机2，电动机2的下部配置有控制单元1。此外，在电动机2的输出轴23的输出方向上、且以与电动机输出轴23同轴的方式设置有控制单元1。

电动机2构成为将在输出轴23的周围配置有多极对的未图示的永磁体的转子21、及设置在该转子21周围且卷绕有3相绕组24的定子22配置在电动机壳体27的内部。此外，在3相绕组24的下方设置有环状圈25，在该环状圈25内将绕组端进行三角接线，之后作为绕组端子26延伸到控制单元1。

控制单元1构成为在外壳43的内部分别配置有装载有cpu10、驱动电路11等的控制基板4、框架40、功率模块35u(35v、35w未图示)、及电源用开关元件14。

此处，外壳43具有与电动机壳体27的直径基本相同的圆筒形状，但为了安装连接器(连接器主体)44、44c而切除一部分，在缺口部形成有延伸部43a。此外，在该延伸部43a的上部安装有连接器结构体50。连接器结构体50由电源系统连接器44、图3中详述的传感器用连接器44c、及部件安装部44a等构成。

此外，外壳43利用例如未图示的螺栓与电动机壳体27进行结合。进一步地，外壳43具有沿图中下方延伸的、用于与传递电动机输出轴23的旋转的未图示的减速机构进行结合的结合部43b。此外，外壳43对用于使输出轴23自由地旋转的轴承28进行保持。在该外壳43的内部层叠有控制基板4和位于该控制基板4的下方的框架40。

框架40为中间构件，配置有绝缘树脂制且构成电源系统连接器44的终端、电源系统的+、-线路的导电板等。此外，在框架40的下方安装有3个功率模块35，功率模块35的下表面与外壳43的表面紧密贴合。由此，提高功率模块35的散热性。即，外壳43具有上述那样的结构，出于散热性、组装性，外壳43由铝形成。

接着，参照图3、4，对连接器结构体50的周边进行说明。图3是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。图3中，连接器结构体50由电源系统连接器44、传感器用连接器44c、部件安装部44a、第1安装部44e及第2安装部44f构成。

传感器用连接器44c中，贯通连接器结构体50的传感器用终端44d朝图中背面延伸。此处，传感器用终端44d有12个，但是设为与每一单元相对应的个数。此外，具有将电源系统连接器44的终端50a、50b、以及电容器c1、c2及线圈cl这3个部件与该连接器结构体50的特别是电源系统连接器44直接连结的结构。

此外，在部件安装部44a中形成有凹部50f，在该凹部50f中安装有具有呈接近长方体的外观形状的线圈cl(点划线)。此处，对于线圈cl，如图1的电路图所示，形成收纳有2个线圈的类型。此外，利用4个圆形来表示该线圈的脚部cla。

此外，图3中，凹部50f中的长方形为配线基板51，以能在基板上装载电容器c1、c2的方式形成有布线。在上述电容器c1、c2的端子部周围配置有总计4个用于进行焊接的连接焊盘51a。

此外，在布线基板51的背面配置有4个导电板50e(虚线)，导电板50e各自的一端与电源系统终端50a、50b、50c、50d相连接。此外，导电板50e的另一端与线圈cl的脚部cla相连接。此外，在布线基板51开设有可供线圈cl的脚部cla贯通的4个孔。

此外，虽未图示，但连接焊盘51a及导电板50e如图1的电路图那样连接。即，导电板50e安装于布线基板51的线圈cl的主体侧，连接焊盘51a安装于电容器c1、c2侧。

此处，连接器44、44c及连接器结构体50由绝缘性模塑树脂形成，电源系统连接器44的终端50a、50b贯通电源系统连接器44，在部件安装部44a的外周的模塑内延伸，并从开口侧延伸出。此外，该前端部与导电板50e的一端部焊接从而相连接。

同样地，其它导电板50e的一端部与终端50c、50d的端部也通过焊接从而相连接，终端50c、50d在外壳43的内部延伸并延伸至控制单元1，与框架40的导电板连接。

另外，关于连接器结构体50的组装顺序，首先，将嵌入铸模有终端50a、50b、50c、50d、传感器用连接器44c、及传感器用终端44d的连接器结构体50成形。

接着，制造在4处配置有连接焊盘51a的布线基板51，在该布线基板51上将另外制造的导电板50e分别安装在4处，之后焊接电容c1、c2。

接着，使线圈的脚部cla通过布线基板51的孔，并首先焊接线圈的脚部cla和导电板50e。之后，将成为一体的线圈cl和布线基板51插入到部件安装部44a的凹部50f。

此时，对线圈主体涂布粘接剂，来与凹部50f的底部粘接。此外，终端50a、50b、50c、50d和导电板50e的各自的一端部焊接。最后，将该连接器结构体50安装于收纳有控制单元1的各种部件的外壳43。

图4是表示本发明实施方式1所涉及的电动助力转向装置的外壳的俯视图。图4中，从图2的上方观察外壳43，在外壳43的中央开设有大直径的孔43i，并将未图示的输出轴23插通到该孔中。此外，外壳43装载控制单元1的控制基板4、功率模块35、框架40等，并与电动机壳体27进行安装，因此呈半圆形的筒状。

具体而言，外壳43上配置有4处开设有小孔43h的圆筒部，以将控制单元1固定于外壳43。此外，为了固定外壳43和电动机壳体27，在外周部设置有3处小孔43g。此外，设置有2处用于将连接器结构体50固定于外壳43的小孔43e，与连接器结构体50的第1安装部44e的孔匹配，利用螺栓等进行紧固。

在该小孔43e的附近设置有槽43f，在该槽43f中插入有图3的连结器结构体50的第2安装部44f。此外，通过使用了小孔43e的固定，能牢固地固定连接器结构体50，并可耐受连接器的插拔所产生的应力。

此处，利用槽43f与第2安装部44f的嵌合，可进行利用螺栓将小孔43e和第1安装部44e紧固为止的预固定，因此可提高组装性。因此，该槽43f起到连接器结构体50的定位部的作用。此外，通过对该槽43f涂布密封材，还可使其具有防水性。另外，在外壳43上设置有4处突起部43j(大的为3个、小的为1个)，该突起部43j与功率模块35、电源用开关元件14的底部紧密贴合。

此外，延伸部43a具有凹部43c，起到在其内侧包含线圈cl、导电板及终端部的部件安装部44a的盖的作用。因此，在周围设置槽43d，对槽43d涂布密封材或粘接剂，安装延伸部43a和连接器结构体50。另外，通过利用小孔43e、第1安装部44e的固定，几乎不会对延伸部43a施加插拔连接器时的应力，因此，无需例如螺栓紧固为止的结构，可削减组装时的部件数。

由此，将尺寸较大的部件、且与电源系统连接器44的终端相连接的部件与连接器主体直接连结配置，将终端延伸并与这些部件连接之后，延伸至控制单元1内，从而可力图实现控制单元1自身的小型化。此外，作为连接器结构体50，由于设为与外壳43不同的构件，因此可应对连接器的规格的变更，连外壳43、控制单元1内部都无需变更，可实现共用化。

如上所述，根据实施方式1，与外壳结合并构成控制单元的连接器结构体具有形成有连接器的连接器主体、包含电源系统及信号系统的终端、及包含电容器及线圈中的至少一方的部件安装部，部件安装部与电动机输出轴平行，且设置于电动机或外壳的外部，包含于部件安装部的电容器及线圈中的至少一方经由终端与连接器主体的连接器直接进行电连接。

因此，即使在连接器的规格被变更的情况下，也能容易地进行应对，并且，通过使连接器及其周边为简单的结构，可改善组装性、成本，且能实现小型化。

实施方式2

图5是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的剖视图。另外，在与上述图1～图4相同的部位标注相同标号。图5中，连接器44的朝向与图2相反，因此，部件安装部44a也配置在连接器结构体50的图中上侧。

图5中，在连接器结构体50的上部的部件安装部44a安装有盖50g。利用该盖50g，保护电容器c1、c2及线圈cl等，进一步通过将盖50g和连接器结构体50进行密封，还可容易地形成防水结构。此外，连接器结构体50为绝缘树脂制，盖50g也可利用相同材料来形成，因此，容易确保粘接性、防水性。

图6是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。此外，图7是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的外壳的俯视图。

在图6、7中的右侧，连接器结构体500中，部件安装部44a具有开口，在凹部51f中收纳有电容器c1、c2及线圈cl等。此外，连接器44的终端50a、50b通过外包装侧，延伸至开口部，控制单元1侧的终端50c、50d也与上述实施方式1的图3同样地延伸出。另外，线圈cl的结构设为在与实施方式1不同的方向上配置有2个线圈。

此外，在连接器结构体500开设有2个作为第1安装部44e的小孔，利用该孔将连接器结构体500安装于外壳430。此外，在外壳430中，与图4同样地开设有4个小孔43h，利用该孔来固定控制单元1的框架40等。通过利用同一孔来进行连接器结构体500的固定、与控制基板4或框架40的固定，可削减螺栓的数量、小孔的数量。

此外，在部件安装部44a的开口部的周围设置有外周壁44h，在盖50g中形成有外周凹部，通过将该外周壁44h插入到外周凹部，从而扩大密封剂、粘接剂的安装面积，由此可提高粘接性、防水性。

此外，外壳430与实施方式1的图4的不同点在于延伸部43a的大小。如图7所示，本发明实施方式2中，在延伸部43a中未设置安装用的小孔，且延伸部分的面积也较小。此处，该延伸部43a仅与连接器结构体500的一部分重叠，并未像实施方式1那样与连接器结构体的投影部的大部分重合。此外，由于延伸部43a存在于连接器44等的插拔方向，因此，延伸部43a的面积较小。

接着，一边参照图8，一边对部件安装部44a内部的线圈cl的脚部cla、终端50a、50b、50c、50d、导电板51b、51c的连接及结构进行说明。图8是表示本发明实施方式2所涉及的电动助力转向装置的线圈连接结构的说明图，(a)表示俯视图，(b)表示剖视图。

图8中，导电板51b、51c安装在绝缘板51d上。此处，该绝缘板51d与实施方式1的布线基板51不同，仅为绝缘性树脂的板。此外，在该绝缘板51d上，例如通过外插来安装导电板51b、51c。

此外，图8中，导电板为具有弯曲的连接端51g的铜制的板，各导电板51b、51c在组装前在图中x标记51e(4处)相连。该连结且具有连接端51g的导电板安装在绝缘板51d的上表面。另外，安装结构可压入沿着导电板的形状的凹部，也可利用粘接剂进行粘贴。此外，也可使爪状部位贯通绝缘板51d来进行安装。

此外，在导电板51b、51c上设置有4处连接焊盘51a。该连接焊盘51a用于安装电容器c1、c2，通过对铜进行镀镍，从而可与电容器c1、c2进行焊接。

此处，在绝缘板51d上安装导电板51b、51c之后，切断x标记51e的4处位置。这样，导电板51b、51c可用作为4个独立的汇流条。此外，利用焊接，将插通至4个小孔51f的线圈cl的脚部cla与连接端51g连接。

如上所述，形成线圈cl与绝缘板51d、导电板51a、51b的组装体之后，安装到部件安装部44a的凹部。之后，通过将一方的连接端51g与终端50a、50b、50c、50d分别利用焊接来连接，从而完成电连接。接着，将整个连接器结构体500安装于外壳430。最后，将盖51g安装于部件安装部44a上。

由此，在连接器结构体500中，在连接器主体附近，特别是与连接器插拔方向不同的位置设置部件安装部44a，此外，将部件安装部44a以与电动机的输出轴23基本平行的方式并设配置于电动机2、或控制单元1的外壳430，将连接器的终端延长至该部件安装部44a，与收纳于部件安装部44a的部件类连接，并朝控制基板4的方向与其它的终端连接，从而可使电连接和结构小型化。

特别是由于未在控制单元1内配置这样的大型部件，因此可实现控制单元1的小型化，形成具有与电动机2的外径基本相同的直径的控制单元1。此外，由于使连接器结构体500与外壳430、电动机2分离独立，因此，对于连接器的规格变更，可仅通过连接器结构体500的变更来进行应对。此外，虽然收纳于部件安装部44a的部件有时也根据规格而变更，但在此情况下，也可仅通过部件安装部44a的设计变更来进行应对，对其它部位没有变更的影响，可力图实现标准化。

另外，在上述实施方式1中，采用设置有外壳的延伸部43a的结构，但也可如实施方式2那样，排除外壳的延伸部43a，利用盖50g来作为盖。

实施方式3

图9是表示本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的连接器结构体的仰视图。此外，图10是表示本发明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的框架的俯视图。另外，图9对应于上述实施方式1所涉及的图3。

首先，图9中，与图3的不同点仅在于支承部44g和其脚部44j。该支承部44g具有朝图中背面延伸的脚部44j，在其前端部形成有突起44i。

图10是作为中间构件的框架40的俯视图，框架40由绝缘性树脂形成，在中央开设有供输出轴23贯通的大直径孔40g。此外，在框架40中，小孔40b、40c、40d开设在上侧，这些小孔为供连接器的终端50d、50c及连接器44c的终端通过的孔。此外，在框架40中，4个孔40a开设在周围，这些孔为用于安装、固定框架40及控制基板4的孔。

此外，在框架40的3处位置开设有孔组40e。这些孔用于功率模块35的控制端子，四边形孔为功率模块35的输出端子孔，另一个四边形孔为电动机绕组端(图2的绕组端子26)用的孔。

此外，在大直径孔40g附近的3处位置形成的各2个的四边形孔为用于功率模块35的电源(+：40k、-：40l)端子用端部。在这些孔(40e、40j、40k、40l)之间配置有功率模块35，从而进行端子的电连接。因此，为了3个功率模块用而分离配置在3处位置。+电源用的小孔40b和端子用端部40k利用汇流条进行连接，同样地，-电源用的小孔40c和端子用端部40l也利用汇流条进行连接。

另外，开设有2个四边形孔40h，在该孔中插入从连接器结构体50的支承部44g延伸的脚部44j，前端的突起44i与四边形孔40h的止动部40i抵接，从而不会轻易脱落。

由此，在将连接器结构体50和框架40合体时，框架的孔起到引导件的作用，以防止连接器的终端的弯曲。此外，将两者以简单嵌合的结构来进行合体，使得在两者合体之后可作为一个整体来处理，因此，可提高操作性。

另外，如图11所示，本发明实施方式3所涉及的记载结构在连接器44的结构中也可适用于未装载电容器c1、c2及线圈cl时的结构。