JP2006143027A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各電子機器を一体的に形成されたハウジング部に収容することにより、構造を簡略化した電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 入力軸を貫通する貫通孔とこの貫通孔の軸方向反対側に設けられた開口部とを有するギヤハウジング部と、このギヤハウジング部に一体的に設けられたモータハウジング部と、このギヤハウジング部と一体的に設けられたパワー系基板ハウジング部と、を有する第１ハウジングと、モータハウジング部に収容される電動モータと、パワー系基板ハウジング部内に設けられて電動モータを駆動制御するパワー系基板と、第１ハウジング内に設けられ、トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいてパワー系基板に制御信号を出力する制御系基板と、出力軸を収容するとともに、第１ハウジングの開口部を閉塞する第２ハウジングと、を備えることとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、運転者の操舵力を電動モータによりアシストする電動パワーステアリング装置に関する。

従来、特許文献１に開示されるパワーステアリング装置にあっては、電動モータ、制御系基板、パワー系基板、トルクセンサ等がそれぞれ別のハウジング部に収容され、各ハウジング部同士が組み合わされている。
特開２００３−２６７２３３号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、各ハウジング部内に収容された電子機器同士をコネクタ等により接続しなければならず、構造が複雑となるという問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、構造を簡略化した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ステアリングホイールに接続された入力軸と、前記入力軸を貫通する貫通孔とこの貫通孔の軸方向反対側に設けられた開口部とを有するギヤハウジング部と、このギヤハウジング部に一体的に設けられたモータハウジング部と、このギヤハウジング部と一体的に設けられたパワー系基板ハウジング部と、を有する第１ハウジングと、前記入力軸に接続される出力軸と、前記出力軸に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合うウォームシャフトと、前記モータハウジング部に収容され、前記ウォームシャフトに接続される電動モータと、前記パワー系基板ハウジング部内に設けられ、スイッチング素子等から構成されるとともに、前記電動モータを駆動制御するパワー系基板と、前記第１ハウジング内に設けられ、前記入力軸と出力軸との間に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記第１ハウジング内に設けられ、前記トルクセンサからの操舵トルク信号に基づき、前記パワー系基板に制御信号を出力する制御系基板と、前記出力軸を収容するとともに、前記第１ハウジングの開口部を閉塞する第２ハウジングと、を備えることとした。

よって、各電子機器を一体的に形成されたハウジング部に収容することにより、構造を簡略化した電動パワーステアリング装置を提供できる。

以下、本発明の電動パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

［電動パワーステアリング装置の全体構成］
（ｘ−ｙ平面断面図）
実施例１につき図１ないし図６に基づき説明する。図１は実施例１における電動パワーステアリング装置のｘ−ｙ平面における断面図である。図１においては電動パワーステアリング装置の軸方向と平行にｙ軸をとり、図面に平行かつｙ軸と直交する方向をｘ軸と定義する。また、図の法線方向をｚ軸と定義する。電動パワーステアリング装置は、第１ハウジング１、第２ハウジング２、入力軸３、出力軸４、ウォームホイール５、ウォームシャフト６、トルクセンサ２００、モータ１００、制御系基板３００を有する。

第１ハウジング１はギヤハウジング部１１、モータハウジング部１２、及びパワー系基板ハウジング部１３を有し、アルミ鋳造により一体成形されている。モータハウジング部１２はギヤハウジング部１１に対しｚ軸負方向側に設けられ、パワー系基板ハウジング部１３はギヤハウジング部１１のｚ軸負方向側であってモータハウジング部１２のｘ軸正方向側に設けられている。

ギヤハウジング部１１は有底カップ形状であり、底面であるｙ軸正方向側には入力軸３を貫通する貫通孔１１ａが設けられている。またｙ軸負方向側には開口部１１ｂが設けられ、この開口部１１ｂから順に出力軸４、ウォームホイール５、制御系基板３００、トルクセンサ２００が収装される。

第２ハウジング２はｙ軸負方向から出力軸４を収容するとともに、第１ハウジング１の開口部１１ｂを閉塞する。

入力軸３は中空円筒部材であり、内部にはトーションバー８が設けられている。この入力軸３は図外のステアリングホイールと接続し、トーションバー８を介して出力軸４と接続している。また、ギヤハウジング部１１内部であって入力軸３の外周側にはトルクセンサ２００が設けられ、運転者の操舵に伴う入出力軸３，４間の相対回転を検出して制御系基板３００に出力する。

（ｙ−ｚ平面断面図）
図２は、図１のｙ−ｚ平面であってパワー系基板ハウジング部１３における電動パワーステアリング装置の断面図である。上述のように、第１ハウジング１においてパワー系基板ハウジング部１３はギヤハウジング部１１のｚ軸負方向側に設けられており、内部にパワー系基板４００が格納される。このパワー系基板４００はスイッチング素子等から構成され、第１ハウジング１内において制御系基板３００と隣接して配置されている。

制御系基板３００はトルクセンサ２００からの入力に基づいてモータ１００に駆動指令を出力し、モータ１００を駆動する。駆動力はモータ１００の回転軸上に設けられたウォームシャフト６を介してウォームホイール５に伝達する。ウォームシャフト６は出力軸４と一体回転するウォームホイール５と噛合っており、また出力軸４はｙ軸負方向側においてラック７と接続する。これにより、モータ１００の駆動力は操舵アシスト力としてラック７を駆動する。

図２に示されるように、制御系基板３００とパワー系基板４００同士を隣接して設けることで、ハーネスやコネクタ等の電気的接続部材の短縮化を図っている。また、制御系基板３００はウォームホイール５と平行に配置され、これにより第１ハウジング１内の省スペース化を図って装置全体の小型化を達成している。

［第１ハウジングの詳細］
（斜視図）
図３は、第１ハウジング１及び蓋部材９の斜視図である。上述のように第１ハウジング１はギヤハウジング部１１、モータハウジング部１２、パワー系基板ハウジング部１３がアルミ鋳造により一体成形されている。パワー系基板４００を収容するパワー系基板ハウジング部１３をアルミ材料で形成することで熱対策を行っている。

ｙ軸負方向側の開口部１１ｂにおいて開口するギヤハウジング部１１のｚ軸負方向側にはモータハウジング部１２及びパワー系基板ハウジング部１３が設けられている。また、ｘ軸負方向から順にモータハウジング部１２とパワー系基板ハウジング部１３はそれぞれ隣接して設けられている。

ギヤハウジング部１１とパワー系基板ハウジング部１３は連通口１４において互いに連通し、この連通口１４によってギヤハウジング部１１内の制御系基板３００とパワー系基板ハウジング部１３内のパワー系基板４００は互いに隣接して設けられ、ハーネス、コネクタ等により電気的に接続される。

また、モータハウジング部１２及びパワー系基板ハウジング部１３はそれぞれｚ軸負方向に開口するモータ挿入口１２ａ及び基板挿入口１３ａ（図４参照）を有し、このモータ挿入口１２ａ及び基板挿入口１３ａは蓋部材９により同時に閉塞されるよう設けられている。

（ｚ軸方向正面図）
図４は、第１ハウジング１をｚ軸負方向から見た正面図である。モータハウジング部１２のｚ軸負方向側側面にはモータ１００を挿入するモータ挿入口１２ａが設けられ、モータハウジング部１２のｚ軸正方向側であってギヤハウジング部１１との間を画成する側面には、モータ１００の回転軸を挿入するロータ挿通孔１２ｂが設けられている。

また、パワー系基板ハウジング部１３のｚ軸負方向側側面にはパワー系基板４００を挿入する基板挿入口１３ａが設けられるとともに、ｚ軸正方向側側面には上述のようにギヤハウジング部１１とパワー系基板ハウジング部１３とを互いに連通する連通口１４が設けられている。

モータ挿入口１２ａ及び基板挿入口１３ａにより、モータ１００及びパワー系基板４００を電動パワーステアリング装置の径方向外側から第１ハウジング１に挿入可能な構成とすることで、組み付け性の向上を図っている。また、モータ１００及びパワー系基板４００を挿入した後、モータ挿入口１２ａ及び基板挿入口１３ａは図３の同一の蓋部材９により閉塞されるため、蓋部材を複数設ける必要がなく部品点数の削減につながる。

（ｙ軸方向正面図）
図５は、モータ１００及びパワー系基板４００を収装した第１ハウジング１をｙ軸負方向から見た正面図である。モータ１００はステータ１１０、ロータ１２０を有し、ロータ１２０の回転を回転センサ１３０による検出値に基づいてステータ１１０に通電を行うブラシレスモータであって、回転センサ１３０はロータ１２０のｘ軸正方向端部に設けられている。回転センサ１３０を第１ハウジング１内に収装することで、回転センサ１３０と制御系基板３００との接続性向上を図っている。

ここで、ロータ１２０はウォームホイール５と噛合うウォームシャフト６と一体的に構成されており、ロータ１２０とウォームシャフト６との間には位置誤差が発生しない。また、第１ハウジング１は一体のウォームシャフト６及びロータ１２０の両端部を軸支する軸受１５，１６を備えており、第１ハウジング１に対するウォームシャフト６及びロータ１２０の位置決めはこの軸受１５，１６のみによって行われる。

したがって、ウォームシャフト６及びロータ１２０の位置決めは軸受１５，１６の軸受け精度のみに依存するため、組み付け精度の向上が容易な構成となっている。

［第１ハウジングへの組み付け］
図６は、第１ハウジング１への各部材の組み付けを示す図である。組み付け時には、まずｙ軸負方向の開口部１１ｂからギヤハウジング部１１の貫通孔１１ａにトルクセンサ２００のコイル２１０を挿入し、制御系基板３００をギヤハウジング部１１に収容し、固定する。同時にコイル２１０と制御系基板３００とをコネクタ２１１で接続する。

またｚ軸負方向からモータハウジング部１２のモータ挿入口１２ａにモータ１００のステータ１１０を、パワー系基板ハウジング部１３の基板挿入口１３ａにパワー系基板４００を挿入し、制御系基板３００とハーネス等で接続する。このとき、パワー系基板４００とステータ１１０はハーネス４１０を接続した状態で挿入してもよいし、挿入後にハーネス４１０を接続してもよい。挿入後、パワー系基板４００はパワー系基板ハウジング部１３に固定される。

次いで、ロータ１２０をモータ挿入口１２ａから挿入する。図１に示すように、ロータ１２０と一体構成のウォームシャフト６は制御系基板３００に対しｙ軸負方向に配設されるため、ロータ１２０の挿入は制御系基板３００を挿入・固定した後に行う。

ロータ１２０の挿入後、入出力軸３，４に組み付けられたウォームホイール５をギヤハウジング部１１の開口部１１ｂから挿入する。ここでも、図１に示すようにウォームの位置関係からウォームホイール５を先に組み付けるとウォームシャフト６を組み付けることが困難となるため、ウォームホイール５の挿入はロータ１２０すなわちウォームシャフト６の組み付け後に行われる。

［従来例と本願実施例１における作用効果の対比］
従来の電動パワーステアリング装置においては、電動モータ、制御系基板、パワー系基板、トルクセンサ等がそれぞれ別のハウジング部に収容され、各ハウジング部同士が組み合わされている。しかしながら上記従来技術にあっては、各ハウジング部内に収容された電子機器同士をコネクタ等により接続しなければならず、構造が複雑となるという問題があった。

これに対し本願実施例では、第１ハウジング１は、ギヤハウジング部１１、モータハウジング部１２、パワー系基板ハウジング部１３からなる一体の部材とし、ギヤハウジング部１１のｙ軸正方向側に入力軸３を貫通する貫通孔１１ａとｙ軸負方向側に開口部１１ｂと設け、モータハウジング部１２及びパワー系基板ハウジング部１３はそれぞれギヤハウジング部１１に隣接して設けられることとした。

また、ギヤハウジング部１１内には入出力軸３，４、トルクセンサ２００、制御系基板３００、ウォームホイール５及びウォームシャフト６が収容され、収容後、第２ハウジング２により開口部１１ｂを閉塞されることとした。モータハウジング部１２内にはモータ１００のステータ１１０及びロータ１２０が収容され、パワー系基板ハウジング部１３にはモータ１００の駆動制御を行うパワー系基板４００が収容され、トルクセンサ２００の信号に基づいて制御系基板３００はパワー系基板４００に駆動信号を出力することとした。

これにより、トルクセンサ２００、制御系基板３００、パワー系基板４００、モータ１００を同一の第１ハウジング１に組み付けることが可能となり、これら電子部品同士の組み付けを回避してハーネス等電気接続部品の取りまわしを向上させ、構造を簡略化した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本願実施例では第１ハウジング１をアルミ鋳造による一体成形としたが、一体の部材であればよく、他の材質、製造法を用いてもよい。

更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ） 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御系基板は、前記ウォームホイールと平行に設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

円盤状のウォームホイールと平行に制御系基板を配置することにより、装置全体の小型化を図ることができる。

（ロ） 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記モータハウジング部は、径方向外側に開口部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

電動モータを径方向外側から挿入することができるため、組み付け性がよい。

（ハ） 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記パワー系基板ハウジング部は、径方向外側に開口部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

パワー系基板を径方向外側から挿入することができるため、組み付け性がよい。

（ニ） 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記モータハウジング部および前記パワー系基板ハウジング部は互いに隣接して設けられ、かつ径方向外側に開口部を備え、このモータハウジング部とパワー系基板ハウジング部の開口部は、同一の蓋部材によって閉塞される。

モータハウジング部とパワー系基板ハウジング部の開口部を同一の部材によって閉塞することができるため、部品点数の削減を図ることができる。

（ホ） 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータの出力軸と前記ウォームシャフトとは一体的に構成され、
前記第１ハウジングは、前記ウォームシャフトの両端部を軸支する軸受を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

ウォームシャフトおよび電動モータの出力軸の位置決めは第１ハウジング側のみに依存するため、組み付け精度が向上する。

（ヘ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第１ハウジングは、アルミ鋳造部材によって構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

パワー系基板を収容するパワー系基板ハウジング部がアルミ部材によって構成されるため、放熱性がよい。

（ト）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータは回転軸の回転位置を検出する回転センサを有するブラシレスモータであって、
前記回転センサは、前記電動モータの前記ウォームシャフト側端部に設けられる。

回転センサが第１ハウジングの内側に配置されるため、回転センサの出力端子と制御系基板との接続性がよい。

電動パワーステアリング装置のｘ−ｙ平面における断面図である。 図１のｙ−ｚ平面であってパワー系基板ハウジング部における電動パワーステアリング装置の断面図である。 第１ハウジング及び蓋部材の斜視図である。 第１ハウジングをｚ軸負方向から見た正面図である。 モータ及びパワー系基板を収装した第１ハウジングをｙ軸負方向から見た正面図である。 第１ハウジングへの各部材の組み付けを示す図である。

符号の説明

１ 第１ハウジング
２ 第２ハウジング
３ 入力軸
４ 出力軸
５ ウォームホイール
６ ウォームシャフト
７ ラック
８ トーションバー
９ 蓋部材
１１ ギヤハウジング部
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 開口部
１２ モータハウジング部
１２ａ モータ挿入口
１２ｂ ロータ挿通孔
１３ パワー系基板ハウジング部
１３ａ 基板挿入口
１４ 連通口
１５，１６ 軸受
１００ モータ
１１０ ステータ
１２０ ロータ
１３０ 回転センサ
２００ トルクセンサ
２１０ コイル
３００ 制御系基板
４００ パワー系基板

Claims (1)

1. ステアリングホイールに接続された入力軸と、
   前記入力軸を貫通する貫通孔とこの貫通孔の軸方向反対側に設けられた開口部とを有するギヤハウジング部と、このギヤハウジング部に一体的に設けられたモータハウジング部と、このギヤハウジング部と一体的に設けられたパワー系基板ハウジング部と、を有する第１ハウジングと、
   前記入力軸に接続される出力軸と、
   前記出力軸に設けられたウォームホイールと、
   前記ウォームホイールと噛合うウォームシャフトと、
   前記モータハウジング部に収容され、前記ウォームシャフトに接続される電動モータと、
   前記パワー系基板ハウジング部内に設けられ、スイッチング素子等から構成されるとともに、前記電動モータを駆動制御するパワー系基板と、
   前記第１ハウジング内に設けられ、前記入力軸と出力軸との間に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記第１ハウジング内に設けられ、前記トルクセンサからの操舵トルク信号に基づき、前記パワー系基板に制御信号を出力する制御系基板と、
   前記出力軸を収容するとともに、前記第１ハウジングの開口部を閉塞する第２ハウジングと、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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