JP2006141139A - 電動モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータのハウジング内における配線の取り回し作業および接続作業を容易にする。
【解決手段】ステータ５１に固定されたコイル保持部材６５の端子保持部７１をハウジング４０内に形成された貫通孔７９に貫通させることによって、センサコイル部５５から引き出されたワイヤハーネス６９を制御基板５９側に案内すると共に、前記ワイヤハーネス６９と接続され、制御基板５９側に向かって立設している端子７０を制御基板５９に貫通形成された端子接続孔７３に接続する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば車両の前輪に連係されたラックを介して前記前輪の操舵方向を制御する操舵装置に用いられる電動モータの制御装置に関するものであって、とりわけワイヤハーネスの取り回し作業や接続作業を容易にできるようにした電動モータの制御装置に関するものである。

従来の操舵装置に用いられる電動モータの制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載のものが提案されている。

この装置は、出力軸と共に回転する被検出部が出力軸に設けられる一方、前記被検出部の回転位置を検出することによって出力軸の回転位置を検出するセンサコイル部がハウジング側に設けられており、ワイヤハーネスがこのセンサコイル部から電動モータの制御基板側に案内され、前記ワイヤハーネスの先端の端子が制御基板に接続されている。
特開２００１−２１８４３９号公報

しかしながら、前記従来の装置は、ワイヤハーネスは柔軟性に富んでいることから複雑な構造のハウジング内でも配線可能であるが、ワイヤハーネス自身に剛性が殆どないため、配線の取り回し作業や先端の端子を制御基板に接続する作業が煩雑となり作業能率が低下するおそれがある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、前記ワイヤハーネスの取り回し作業を容易にすると共に、先端の端子を制御基板に接続する作業が簡単にできるようにした電動モータの制御装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、ハウジングと、該ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、該出力軸の外周部に固定され、前記出力軸と共に回転するロータと、前記ハウジング内に設けられ、前記ロータを回転させるコイル部を有するステータと、前記出力軸の外周部に固定され、該出力軸と共に回転する被検出部と、該被検出部の回転位置を検出することによって前記ロータの回転位置を検出するセンサコイル部と、前記ハウジング内に設けられた制御基板と、前記制御基板に設けられ、前記センサコイル部の出力信号に基づき前記コイル部の通電を制御する制御回路とを備えると共に、前記ハウジングまたは前記ステータに固定される固定部と、前記センサコイル部を保持するセンサコイル保持部と、該センサコイル保持部から前記制御基板側に向かって延出するように設けられ、前記センサコイル部の端子を保持する端子保持部とを有するコイル保持部材を備えることを特徴としている。

この発明によれば、端子を保持する端子保持部を制御基板側に向かって延出しているため、例えばセンサコイル部から引き出されたワイヤハーネスを制御基板側に案内しやすくなると共に、前記ワイヤハーネスの先端に設けられた端子の制御基板への接続作業が簡単にできるようになる。

請求項２に記載の発明において、前記センサコイル保持部は、前記ステータの内周側に収容されるように設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、センサコイル保持部がステータの内周側に収容されるため、ハウジングにおけるステータの軸方向の寸法を短縮することができる。

請求項３に記載の発明において、前記ハウジングは、前記制御基板を収容する第２ハウジングと、前記ロータおよびステータを収容する第１ハウジングとに分割形成されていると共に、前記第２ハウジングと第１ハウジングとの接続部は、前記端子保持部を前記制御基板側に貫通させる貫通孔を有することを特徴としている。

この発明によれば、前記端子保持部が貫通孔を通って第２ハウジング側へ挿入されるため、端子保持部に設けられた端子と制御基板との接続作業が極めて容易となる。

図１〜図７は本発明に係る電動モータの制御装置を車両の操舵装置に適用した実施の形態を示しており、図１は車両の操舵装置の全体的なシステムを簡略化した図を、図２は図１の第１操舵アクチュエータの拡大平面図を、図３は図２の第１操舵アクチュエータの拡大縦断面図を、それぞれ示している。また、図４は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図を、図５は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図を、図６の（ａ）は図５のコイル保持部材の拡大図、（ｂ）はコイル保持部材の平面図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｃ方向の矢視図を、図７は図５の分解図をそれぞれ示している。

車両の操舵装置は、図１に示すように、操舵入力手段であるステアリングホイール１と、主に該ステアリングホイール１の操舵角度などを検出するバックアップ手段２と、前記ステアリングホイール１の操舵角度に応じて左右前輪ＦＬ，ＦＲの操舵方向を制御する第１，２操舵アクチュエータ３，４と、前記ステアリングホイール１の操舵角度に応じて主として前記第１，２操舵アクチュエータ３，４を制御するメインコントロールユニット５とを備えている。なお、図中の矢印は電気信号の経路をそれぞれ示している。

前記バックアップ手段２は、ステアリングホイール１の回転トルクを検出するトルクセンサ８と、ステアリングホイール２の操舵角度を検出する操舵角度センサ９と、車両の左右前輪ＦＬ，ＦＲからの反力をステアリングホイール１にフィードバックする操舵反力アクチュエータ１０と、該操舵反力アクチュエータ１０に設けられた電動モータ１１とを備えている。

前記第１，２操舵アクチュエータ３，４は、前記メインコントロールユニット５に電子信号を送受信する電動モータの制御装置である第１，２コントロールユニット１３，１４と、該第１，第２コントロールユニット１３，１４からの電気信号により駆動する電動モータ１５，１６と、該電動モータ１５，１６から動力が伝えられることによって正逆回転するピニオン機構１７，１８を備えており、該ピニオン機構１７，１８のピニオン軸１９，２０は、左右前輪ＦＬ，ＦＲの車軸に連係された第１，２ラック２２，２３にそれぞれ噛合している。なお、この両ラック２２，２３の接続部には、第１，２ラック２２，２３を個別に制御するための左右独立機構２４が設けられている。

前記メインコントロールユニット５は、トルクセンサ８および操舵角度センサ９から検出された電気信号の他、車両の速度センサ、横Ｇセンサおよびヨー・レイトセンサ（全て図外）から検出された各種信号を受信することによって、その演算結果を第１，２コントロールユニット１３，１４に送信する。それによって第１，２コントロールユニット１３，１４が、ピニオン軸１９，２０の回転量をそれぞれ制御し、左右前輪ＦＬ，ＦＲの操舵方向を決定するようになっている。

前記電動モータ１５，１６およびピニオン軸１９，２０には、モータ回転角センサ２８，２９およびピニオン回転角センサ３０，３１がそれぞれ設けられている。該モータ回転角センサ２８，２９およびピニオン回転角センサ３０，３１から検出された操舵方向などの電気信号が第１，２コントロールユニット１３，１４およびメインコントロールユニット５を介して前記電動モータ１１に送信され、この電動モータ１１によって前記操舵反力アクチュエータ１０が左右前輪ＦＬ，ＦＲからの反力をステアリングホイール２にフィードバックする。

なお、左右前輪ＦＬ，ＦＲは、第１，２コントロールユニット１３，１４によってそれぞれ個別に制御されているため、例えば第１，２コントロールユニット１３，１４のいずれか一方が故障しても左右前輪ＦＬ，ＦＲの操舵方向を制御できるようになっている。

以下に前記第１，２操舵アクチュエータ３，４の構造について説明する。但し、両アクチュエータ３，４は同じ構造であるから便宜上第１操舵アクチュエータ３のみを説明する。

前記第１操舵アクチュエータ３は、図２〜図４に示すように、前記電動モータ１５、第１コントロールユニット１３、およびピニオン機構１７とを備えており、それぞれがハウジング４０に収容されている。

前記ハウジング４０は、主に電動モータ１５を内部に備える第１ハウジング７５と、主にピニオン機構１７を内部に備える第２ハウジング７６とに分割形成されており、第２ハウジング７６の接続部７７と第１ハウジング７５の端面同士が接着固定されている。

前記電動モータ１５は、図３に示すように、前記第１ハウジング７５側に固定された円環状の第１軸受４６および第２ハウジング７６側に固定された円環状の第２軸受４７によって両端部を回転自在に軸支されている出力軸４８と、該出力軸４８の第１軸受４６側の外周部に固定された円筒状のロータ４９と、巻線状のコイル部５０を有し前記ロータ４９と非接触で外周側となる位置に配置され且つ

前記第１ハウジング７５の内壁部に固定された円筒状のステータ５１とを備えており、モータ駆動回路１２から出力された制御電流によって駆動される。

このモータ駆動回路１２は、前記第１ハウジング７５の外壁部に設けられた制御信号ハーネス用コネクタ４１と、前記第１ハウジング７５に収容されたパワーＭＯＳＦＥＴ４２と、リレー４３と、コンデンサ４４とを備えている。

前記出力軸４８は、前記第１軸受４６に端部を軸支されている軸部４８ａと前記第２軸受４７に端部を軸支されている歯車部４８ｂが一体にすなわち継ぎ目のない単一部材として形成されているものである。また、前記ロータ４９は外周側がマグネットロータ５４になっており、ステータ５１から励磁されることによって回転するようになっている。

また、前記軸部４８ａの外周部には出力軸４８の回転角を検出するＶ・Ｒ型レゾルバのモータ回転角センサ２８が設けられている。前記モータ回転角センサ２８は、出力軸４８の軸部４８ａの外周に固定され、該軸部４８ａと共に回転する円環状で且つ金属の積層状となる被検出部５３と、該被検出部５３を包囲するようにして前記ステータ５１側に固定され、前記被検出部５３の回転角を検出する円環状のセンサコイル部５５から構成されている。

なお、前記被検出部５３は、例えば外周部が凹凸状に形成された磁性部材や巻線状のコイルであってもよい。

前記ピニオン機構１７は、図３および図４に示すように、前記出力軸４８の歯車部４８ｂと噛合するウォームホイール５６と、該ウォームホイール５６の中心に固定され、両端部を円環状の軸受５７で回転自在に軸支されているピニオン軸１９と、該ピニオン軸１９の端部に設けられ、ピニオン軸１９の回転角を検出する円環状のピニオン軸回転角センサ３０とを備えている。

前記第１コントロールユニット１３は、図４に示すように、前記モータ駆動回路１２と、ピニオン軸回転角センサ３０の外周部となる位置に配置され、前記モータ回転角センサ２８およびピニオン軸回転角センサ３０から受信した電気信号を演算し、前記コイル部５０の通電を制御する制御回路を備えたドーナツ状の制御基板５９とを備えている。

前記制御基板５９は、前記ピニオン軸回転角センサ３０の周囲に形成された制御基板収容部６０に収容され、その上からカバー６１を被せることによって保護されている。

なお、第１ハウジング７５の外壁部には、制御信号ハーネス用コネクタ４１に並列するようにして電源ハーネス用コネクタ６３が設けられている。

ここで、前述したように、出力軸４８の軸部４８ａにはロータ４９のほか、出力軸４８と共に回転する被検出部５３が貫通固定されている。一方、該被検出部５３と非接触で被検出部５３の外周側となる位置に、図５に示すように、前記センサコイル部５５を保持し、前記ステータ５１に接着固定された樹脂製のコイル保持部材６５が設けられている。

詳しくは、図６に示すように、前記コイル保持部材６５は、前記ステータ５１に接着固定されている固定部６６と、該固定部６６よりも外径が小さく、前記センサコイル部５５を内周部に備えた円環状のセンサコイル保持部６７と、平板状で該センサコイル保持部６７から延出するように突設され、センサコイル部５５から引き出されたワイヤハーネス６９を保持すると共に先端部に端子７０が立設された端子保持部７１から構成されている。

前記固定部６６には、ほぼ扇形状のホルダー６６ａが形成されており、前記ステータ５１のコイル部５０がそれぞれのホルダー６６ａに収容されている。また、前記端子保持部７１の先端部には六つの端子７０が立設しており、この端子７０の下端部に、センサコイル部５５から引き出されたワイヤハーネス６９の先端が例えばはんだにて接続されている。

一方、制御基板５９には、図５に示すように、コイル保持部材６５側となる位置に端子７０と同数の端子接続孔７３が貫通形成されている。前記基盤収容部６０の底壁６０ａと断面ほぼコ字状となる接続部７７との間には貫通孔７９が形成されており、コイル保持部材６５の端子保持部７１が前記貫通孔７９を通って基板収容部６０側に貫通し、端子７０が制御基板５９側に向かって立設するようになっている。

そして、前記端子７０が前記端子接続孔７３に接続されることによって、センサコイル部５５と制御基板５９が電気的に結合されている。なお、前記端子７０と端子接続孔７３は例えばはんだなどにて固定される構造であってもよい。

前記端子保持部７１が貫通孔７９を通って基板収容部６０側に貫通できる構造であるのは、前述したように、出力軸４８が単一部材によって構成されていることから、接続部７７の内周側に形成された隙間空間８０に軸受を設けることなく出力軸４８の両端部のみを第１，２軸受４６，４７にて軸支すればよい構造となっているためである。つまり、例えば前記出力軸４８が、破線で示す位置にて軸部４８ａと歯車部４８ｂとに分割形成されたものである場合、軸部４８ａと歯車部４８ｂとの連結部を軸支する円環状の軸受を設けなければならず、前記端子保持部７１が貫通できるような隙間空間８０が形成されないため、貫通孔７９に端子保持部７１を貫通することは不可能となる。

ここで、第１操舵アクチュエータ３の組み立て手順について説明すると、前記出力軸４８は、図７に示すように、第１ハウジング７５に固定された第１軸受４６をもって予め回転自在に軸支されており、第１ハウジング７５と接続部７７の対向する端面同士を接着固定し、前記出力軸４８の先端部を第２軸受４７に貫通させた状態で固定する。また、第１ハウジング７５と接続部７７を接着固定する際には、前記コイル保持部材６５の端子保持部７１が第２ハウジング７６に形成された貫通孔７９を貫通させる。

続いて、前記端子保持部７１から突設されている端子７０を制御基板５９に形成されている端子接続孔７３に貫通させつつ制御基板５９を基板収容部６０に収容し、最後に制御基板５９の上にカバー６１を被せる。

つまり、前記第１，２ハウジング７５，７６同士を接着固定する際に、ワイヤハーネス６９および端子７０を制御基板５９側に案内できるような構造になっている。

このように、この電動モータの制御装置によれば、ワイヤハーネス６９が隙間空間８０および貫通孔７９を通り容易に制御基板５９側に案内されると共に、制御基板５９への端子７０の接続作業が極めて簡単となる。

また、前記センサコイル保持部６７は、固定部６６と比較して外径が小さく形成されていることから、図５に示すように、第２ハウジング７６とセンサコイル保持部６７との間には空隙７４が形成されている。この結果、例えばステータ５１が軸方向への寸法が大きく制御基板５９側に張り出すように設けられていても、センサコイル部５５がステータ５１の内周側に収容される、すなわちセンサコイル部５５がステータ５１の軸方向にてステータ５１とオーバーラップするような構造となり、第１操舵アクチュエータ３の軸方向への大型化を防止することができる。

なお、前記コイル保持部材６５の固定部６６はステータ５１ではなく、第１ハウジング７５に固定されている構造であってもよい。加えて、第１ハウジング７５と第２ハウジング７６の連結手段は接着に限られるものではなく、例えばボルト・ナットにて連結してもよい。

以下に前記第１操舵アクチュエータ３の作用について説明すれば、まず、前記メインコントロールユニット５から前記制御信号ハーネス用コネクタ４１に送信された電気信号が、制御基板５９の制御回路、パワーＭＯＳＦＥＴ４２、リレー４３およびコンデンサ４４を介してステータ５１側に送信される。

この電気信号はステータ５１のコイル部５０に送信され、コイル部５０はマグネットロータ５４を励磁することによってロータ４９を回転させる。

そして、外周部にロータ４９が固定されている出力軸４８の軸部４８ａがロータ４９と同一方向に回転し、前記出力軸４８の歯車部４８ｂと噛合しているウォームホイール５６も回転する。このウォームホイール５６と共に、ウォームホイール５６に貫通固定されているピニオン軸１９が回転し、ピニオン軸１９と噛合している第１ラック２２も回転する。

前記制御基板５９の制御回路は、前記モータ回転角センサ２８およびピニオン軸回転角センサ３０から送信された電気信号を演算し、前記コイル部５０への通電量すなわち出力軸４８の回転量を連続的に制御している。

なお、第２操舵アクチュエータ４も前記第１操舵アクチュエータ３と同様な構造になっており、第１，２ラック２２，２３が回転することにより左右前輪ＦＬ，ＦＲの操舵方向が決定するようになっている。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記出力軸は単一部材によって構成されると共に、この出力軸は、前記第１ハウジングの端部に保持される第１軸受と、前記第２ハウジングの端部に保持される第２軸受とによって両端部を軸支され、前記端子保持部は、前記ハウジングと前記出力軸との間に形成された隙間空間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動モータの制御装置。

この発明によれば、両端部のみで出力軸を軸支することが可能となり、第１ハウジングと第２ハウジングとを接続した接続部において出力軸を保持する軸受が不要となる。その結果、出力軸とハウジングとの間に隙間空間が形成され、端子保持部をこの隙間空間に配置することができる。

なお、本発明の電動モータの制御装置は、車両の操舵装置への適用に限られるものではない。

本発明に係る電動モータの制御装置を含む車両の操舵装置の全体的なシステムを簡略化した図である。 図１の第１操舵アクチュエータの拡大平面図である。 図２の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ）は図５のコイル保持部材の拡大詳細図、（ｂ）はコイル保持部材の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ方向矢視図である。 図５の分解図である。

符号の説明

１３…第１コントロールユニット（制御装置）
１４…第２コントロールユニット（制御装置）
１８…第１ピニオン軸
１９…第２ピニオン軸
４０…ハウジング
４６…第１軸受
４７…第２軸受
４８…出力軸
４９…ロータ
５０…コイル部
５１…ステータ
５３…被検出部
５５…センサコイル部
５９…制御基板
６５…コイル保持部材
６６…固定部
６７…センサコイル保持部
７０…端子
７１…端子保持部
７５…第１ハウジング
７６…第２ハウジング
７７…接続部
７９…貫通孔
８０…隙間空間
ＦＬ，ＦＲ…左右前輪

Claims (3)

1. ハウジングと、
   該ハウジング内に回転自在に軸支された出力軸と、
   該出力軸の外周部に固定され、前記出力軸と共に回転するロータと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記ロータを回転させるコイル部を有するステータと、
   前記出力軸の外周部に固定され、該出力軸と共に回転する被検出部と、
   該被検出部の回転位置を検出することによって前記ロータの回転位置を検出するセンサコイル部と、
   前記ハウジング内に設けられた制御基板と、
   前記制御基板に設けられ、前記センサコイル部の出力信号に基づき前記コイル部の通電を制御する制御回路とを備えると共に、
   前記ハウジングまたは前記ステータに固定される固定部と、前記センサコイル部を保持するセンサコイル保持部と、該センサコイル保持部から前記制御基板側に向かって延出するように設けられ、前記センサコイル部の端子を保持する端子保持部とを有するコイル保持部材を備えることを特徴とする電動モータの制御装置。
2. 前記センサコイル保持部は、前記ステータの内周側に収容されるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータの制御装置。
3. 前記ハウジングは、前記ロータおよびステータを収容する第１ハウジングと前記制御基板を収容する第２ハウジングとに分割形成されていると共に、
   前記第１ハウジングと第２ハウジングとの接続部は、前記端子保持部を前記制御基板側に貫通させる貫通孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電動モータの制御装置。

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