JP2006219073A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
コストを低減させながら、誤組みつけを有効に防止し得る電動パワーステアリング装置を提案する。
【解決手段】
操舵軸に生じた操舵トルクに応じた操舵補助力を電動モータにより発生させて、当該操舵補助力を操舵系に付与するようにした電動パワーステアリング装置において、電動モータの回転を制御する制御手段と、制御手段及び前記電動モータ間を接続するモータ用ハーネスと、電動モータの回転角を検出するセンサと、制御手段及びセンサ間を接続するセンサ用ハーネスとを備え、モータ用ハーネス及びセンサ用ハーネスとして、それぞれ制御手段による同じ制御によって電動モータに発生させる操舵補助力の方向が異なる２種類の仕様のものを設けるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、例えば自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用して好適なものである。

近年、自動車において、操舵補助力（以下、アシスト力と呼ぶ）を電動モータにより発生させ、この操舵補助力を操舵系に付与することにより、操作者の操舵をアシストするようになされた電動パワーステアリング装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、かかる特許文献１において開示された、電動パワーステアリング装置の一般的な構成例を示すものである。この電動パワーステアリング装置２０では、操舵ハンドル２１を回転操作することにより生じた操舵トルクが操舵軸２２及びピニオン部２３を介してラック軸２４に伝達される。ラック軸２４には、当該ラック軸２４の左右方向の移動をアシストする電動モータ２５と、当該電動モータ２５の出力軸の回転角を検出する回転角センサ２６が取り付けられている。

また操舵軸２２には、操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ２７が設けられ、この操舵トルクセンサ２７のセンサ出力がＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８に与えられる。ＥＣＵ２８は、操舵トルクセンサ２７のセンサ出力に基づき認識される操舵トルクの方向及び大きさ（すなわち操舵方向及び操舵量）に応じて電動モータ２５を制御することにより、操舵トルクに応じたアシスト力を電動モータ２５に発生させる。

具体的には、ＥＣＵ２８は、操舵トルクが左きりの方向（反時計回り方向）ＣＣＷに発生しているときには、ラック軸２４を左方向（矢印ａ）に押すアシスト力を電動モータ２５に発生させ、操舵トルクが右きりの方向（時計回り方向）ＣＷに発生しているときには、ラック軸２４を右方向（矢印ｂ）に押すアシスト力を電動モータ２５に発生させる。
特開２００４−３５２０６０号公報

ところで、かかる従来の電動パワーステアリング装置２０では、車両に搭載する際のレイアウトの関係から、電動モータ２５に同じ方向のアシスト力を発生させるために、電動モータ２５を逆回転させて使用する場合がある。例えば、図３のようにラック軸２４に対して車両のリア側に配置されている電動モータ２５をラック軸２４に対して車両のフロント側に配置する場合や、右ハンドル車に搭載されている電動パワーステアリング装置を左ハンドル車に搭載するに際して、図４に示すように、電動パワーステアリング装置２０の各構成要素を車両の縦中心線を軸として写鏡状に配置して電動パワーステアリング装置３０を構築する場合などである。

このような場合、従来では、操舵ハンドル２１の同じ方向の回転操作に対して互いに異なる回転方向（時計回り方向又は反時計回り方向）に回転させるように電動モータ２５を制御する２種類のＥＣＵ２８（図３），３１（図４）を用意し、これらを車両に搭載する際のレイアウトに応じて使い分けることで２種類の仕様の電動パワーステアリング装置２０，３０を構築していた。なお、以下においては、便宜上、操舵ハンドル２１を時計回り方向に回転させたときに、電動モータ２５を時計回り方向に回転させる仕様を時計回り仕様と呼び、反時計回り方向に回転させる仕様を反時計回り仕様と呼ぶものとする。

しかしながら、このように時計回り仕様用及び反時計回り仕様用の２種類のＥＣＵ２８，３１を用意することは、製作コスト上も管理コスト上も効率が悪い問題があった。また、これら２種類のＥＣＵ２８，３１は、機能的に異なるだけで外観上の区別がつき難く、これらを取り違えて車両に組みつける誤組みつけを招くおそれもあった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、コストを低減させながら、誤組みつけを有効に防止し得る電動パワーステアリング装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため、本発明は、操舵軸に生じた操舵トルクに応じた操舵補助力を電動モータにより発生させて、当該操舵補助力を操舵系に付与するようにした電動パワーステアリング装置において、前記電動モータの回転を制御する制御手段と、前記制御手段及び前記電動モータ間を接続するモータ用ハーネスと、前記電動モータの回転角を検出するセンサと、前記制御手段及び前記センサ間を接続するセンサ用ハーネスとを備え、前記モータ用ハーネス及び前記センサ用ハーネスとして、それぞれ前記制御手段による同じ制御によって前記電動モータにより発生させる前記操舵補助力の方向が異なる２種類の仕様のものが設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、同じ方向の操舵補助力を発生させるために、電動モータを逆回転させて使用する場合にも、モータ用ハーネス及びセンサ用ハーネスを使い分けることで対応することができる。かくするにつき、かかる場合にも制御手段を共通化することができ、その分コストを低減させながら、誤組みつけを有効に防止し得るようにすることができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

図１は、図３について上述した電動パワーステアリング装置２０に適用する本実施の形態によるＥＣＵ１及び電動モータ２を示すものである。

本実施の形態の場合、電動モータ２は、三相モータであり、ＥＣＵ１から駆動電流として与えられる図２に示すような三相交流電流を入力するための第１のコネクタ部２Ａが電動モータ２の所定位置に設けられている。また電動モータ２は、当該電動モータ２の回転角度（正確には電動モータ２の出力軸の回転角度）を検出する例えばレゾルバからなる回転角センサ３を内蔵しており、この回転角センサ３とＥＣＵ１とを接続するための第２のコネクタ部２Ｂが電動モータ２の所定位置に設けられている。さらにＥＣＵ１には、かかる三相交流電流のＵ相及びＶ相を出力するための第１のコネクタ部１Ａと、三相交流電流のＷ相を出力するための第２のコネクタ部１Ｂと、回転角センサ３と接続するための第３のコネクタ部１Ｃとが設けられている。

そして本実施の形態の場合、ＥＣＵ１及び電動モータ２間は、モータハーネス４Ａ〜４Ｃ及び所定構造のモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂを介して接続されると共に、ＥＣＵ１及び回転センサ３間は、センサハーネス４Ｄ及び所定構造のセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂを介して接続される。

このうちモータハーネス４Ａ，４Ｂは、その両端部に設けられた共通の第１及び第２のコネクタ１０Ａ，１０Ｂにより一体化されており、第１のコネクタ１０ＡがＥＣＵ１の第１のコネクタ１Ａと着脱自在に接続されている。またモータハーネス４Ｃは、その両端部に第１及び第２のコネクタ１１Ａ，１１Ｂが設けられており、第１のコネクタ１１ＡがＥＣＵ１の第２のコネクタ１Ｂと着脱自在に接続されている。

一方、モータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂとしては、時計回り仕様用のものと反時計回り仕様の２種類がある。このうち時計回り仕様用のモータ用中間ハーネス（以下、これを第１のモータ用中間ハーネスと呼ぶ）５Ａは、図１（Ａ）に示すように、モータハーネス４Ａ，４Ｂの第２のコネクタ１０Ｂと着脱自在に接続された第１のコネクタ１２と、モータハーネス４Ｃの第２のコネクタ１１Ｂと着脱自在に接続された第２のコネクタ１３と、電動モータ２の第１のコネクタ２Ａと着脱自在に接続された第３のコネクタ１４とを有する。そして第１のコネクタ１２のＵ相は、ハーネス１５Ａを介して第３のコネクタ１４のＵ相と接続され、第１のコネクタ１２のＶ相は、ハーネス１５Ｂを介して第３のコネクタ１４のＶ相と接続され、第２のコネクタ１３は、ハーネス１５Ｃを介して第３のコネクタ１４のＷ相と接続されている。

従って、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を接続する中間ハーネスとしてこの第１のモータ用中間ハーネス５Ａを用いることによって、ＥＣＵ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相をそれぞれ電動モータ２のＵ相、Ｗ相又はＶ相と接続することができる。かくして、このとき例えばＥＣＵ１から電動モータ２に対して駆動電流として三相交流電流のＵ相、Ｖ相又はＷ相をこの順番で印加することによって、電動モータ２を例えば時計回り方向に回転させることができ、これに対して電動モータ２に三相交流電流をＵ相、Ｗ相及びＶ相の順番で印加することによって、電動モータ２を反時計回り方向に回転させることができる。

また反時計回り仕様用のモータ用の中間ハーネス（以下、これを第２のモータ用中間ハーネスと呼ぶ）５Ｂは、図１（Ｂ）に示すように、第１のコネクタ１２のＶ相がハーネス１５Ｃを介して第３のコネクタ１４のＷ相に接続され、第２のコネクタ１３がハーネス１５Ｂを介して第３のコネクタ１４のＶ相に接続されている点を除いて第１のモータ用中間ハーネス５Ａと同様に構成されている。

従って、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を接続するモータ中間ハーネスとしてこの第２のモータ用中間ハーネス５Ｂを用いることによって、ＥＣＵ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相をそれぞれ電動モータ２のＵ相、Ｗ相又はＶ相と接続することができる。かくして、このとき例えばＥＣＵ１から電動モータ２に対して三相交流電流をＵ相、Ｖ相及びＷ相の順番で印加することによって、電動モータ２を第１のモータ用中間ハーネス５Ａを用いた場合と逆の反時計回り方向に回転させることができ、これに対して電動モータ２に三相交流電流をＵ相、Ｗ相及びＶ相の順番で印加することによって、電動モータ２を第１のモータ用中間ハーネス５Ａを用いた場合と逆の時計回り方向に回転させることができる。

このように本実施の形態による電動パワーステアリング装置では、ＥＣＵ１が電動モータ２に対して同じ制御を行った場合においても、第１及び第２のモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂのいずれを用いるかによって、電動モータ２の回転方向を逆方向とすることができ、これにより電動モータ２にその第１及び第２のモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂと対応付けられた仕様（時計回り仕様、反時計回り仕様）に応じた方向のアシスト力を発生させることができる。

他方、センサハーネス４Ｄは、その両端側に第１及び第２のコネクタ１６Ａ，１６Ｂを有しており、第１のコネクタ１６ＡがＥＣＵ１の第３のコネクタ１Ｃと着脱自在に接続されている。またセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂも、その両端側に第１及び第２のコネクタ１７Ａ，１７Ｂを有しており、第１のコネクタ１７Ａがセンサハーネス４Ｄの第２のコネクタ１６Ｂと着脱自在に接続され、第２のコネクタ１７Ｂが電動モータ２の第２のコネクタ２Ｂと着脱自在に接続されている。

この場合、センサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂとしては、時計回り仕様の中間ハーネス（以下、これを第１のセンサ用中間ハーネスと呼ぶ）６Ａと、反時計回り仕様の中間ハーネス（以下、これを第２のセンサ用中間ハーネスと呼ぶ）６Ｂとがある。

このうち第１のセンサ用中間ハーネス６Ａは、ＥＣＵ１が、回転角センサ３のセンサ出力に基づいて、電動モータ２の時計回り方向及び反時計回り方向の回転をそれぞれそのとおりに認識できるように、センサハーネス４Ｄの第２のコネクタ１６Ｂの各電極と、電動モータ２の第２のコネクタ２Ｂの対応する電極とをそれぞれ接続するように構成されている。

これに対して第２のセンサ用中間ハーネス６Ｂは、ＥＣＵ１が、回転角センサ３のセンサ出力に基づいて、電動モータ２の時計回り方向及び反時計回り方向の回転を、それぞれ逆の反時計回り方向又は時計回り方向の回転として認識するように、センサハーネス４Ｄの第２のコネクタ１６Ｂの各電極と、電動モータ２の第２のコネクタ２Ｂの対応する電極とを一部入れ替えてそれぞれ接続するように構成されている。

具体的には、例えば回転角センサ３がレゾルバであり、いずれも図示しない第１及び第２の励起信号入力端と、第１及び第２の正弦信号出力端と、第１及び第２の余弦信号出力端とを有している場合、第１のセンサ用中間ハーネス６Ａは、センサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の励起信号の信号ラインを回転角センサ３の第１及び第２の励起信号入力端とそれぞれ接続し、センサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の正弦信号の信号ラインを回転角センサ３の第１及び第２の正弦信号出力端とそれぞれ接続し、かつセンサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の余弦信号の信号ラインを回転角センサ３の第１及び第２の余弦信号出力端とそれぞれ接続する。

これに対して第２のセンサ用中間ハーネス６Ｂは、センサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の正弦信号の信号ラインを回転角センサ３の第１及び第２の正弦信号出力端とそれぞれ接続する点では同じであるが、センサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の励起信号の各信号ラインを回転角センサ３の第２及び第１の励起信号入力端とそれぞれ接続し、センサハーネス４Ｄ内の第１及び第２の余弦信号の各信号ラインを回転角センサ３の第２及び第１の余弦信号出力端とそれぞれ接続する。

このように本実施の形態による電動パワーステアリング装置では、ＥＣＵ１及び回転角センサ３間の一部を接続するセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂを使い分けることで、回転角センサ３のセンサ出力に基づきＥＣＵ１に認識される電動モータ２の回転方向を互いに異なる方向とさせることができる。

そして本実施の形態では、時計回り仕様の電動パワーステアリング装置を構築する場合には、図１（Ａ）のように、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を第１のモータ用中間ハーネス５Ａを用いて接続すると共に、ＥＣＵ１及び回転角センサ３を第１のセンサ用中間ハーネス６Ａを用いて接続する。また反時計回り仕様の電動パワーステアリング装置を構築する場合には、図１（Ｂ）のように、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を第２のモータ用中間ハーネス５Ｂを用いて接続すると共に、ＥＣＵ１及び回転角センサ２を第２のセンサ用中間ハーネス６Ｂを用いて接続するようにする。

この場合において、反時計回り仕様のときに、ＥＣＵ１が電動モータ３に対して時計回り仕様のときと同じ制御を行った場合、電動モータ２が時計回り仕様のときと逆方向に回転するが、回転角センサ３のセンサ出力に基づいてＥＣＵ１が認識する電動モータ２の回転方向も逆方向となるため、ＥＣＵ１において、意図したモータ回転方向と発生したモータ回転方向とが異なるという矛盾は生じない。よって、時計回り仕様時及び反時計回り仕様時の双方において、共通のＥＣＵ１を用いて電動モータ２を制御することができる。

以上の構成によれば、時計回り仕様及び反時計回り仕様でＥＣＵ１を共通化し、ＥＣＵ１及び電動モータ２間の一部を接続するモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂと、ＥＣＵ１及び回転角センサ３間の一部を接続するセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂとを使い分けることによって時計回り仕様及び反時計回り仕様の電動パワーステアリング装置を構築するようにしたことにより、時計回り仕様用及び反時計回り仕様用の２種類のＥＣＵ１を用意する必要がなく、その分製作コスト及び管理コスト上の効率を向上させることができる。またこのようにＥＣＵ１を共通化させることによって、ＥＣＵ１の誤組みつけに起因する問題の発生を有効に防止することができる。

また上述のようにＥＣＵ１にハーネス接続用の第１〜第３のコネクタ１Ａ〜１Ｃを設けると共に、電動モータ２にハーネス接続用の第１及び第２のコネクタ２Ａ，２Ｂを設けるようにしたことにより、ＥＣＵ１及び電動モータ２間やＥＣＵ１及び回転角センサ３間をハーネス（モータハーネス４Ａ〜４Ｃ及びモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂ又はセンサハーネス４Ｄ及びセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂ）を介して接続する際のハーネスの着脱作業を容易化させることができる。

この場合において、さらに第１及び第２のモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂ同士間と第１及び第２のセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂ同士間とでそれぞれ色を変えるなど、一見して第１及び第２のモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂ間や、第１及び第２のセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂ間で識別できるようにすることにより、誤組み立ての危険を未然かつ有効に防止することができる。

なお上述の実施の形態においては、本発明を、電動モータ２により発生させたアシスト力をラック軸２４（図３）に付与するタイプの電動パワーステアリング装置に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば電動モータ２により発生させたアシスト力を操舵軸２２（図３）に付与するタイプの電動パワーステアリング装置にも適用することができ、この他電動モータ２により発生させたアシスト力を操舵系に付与する種々の構成の電動パワーステアリング装置に広く適用することができる。

また上述の実施の形態においては、第２のモータ用中間ハーネス４Ｂによって、ＥＣＵ１のＶ相及びＷ相をそれぞれ電動モータ２のＷ相及びＶ相に差し替えて接続するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、反時計回り仕様時に時計回り仕様に対して電動モータ２を逆回転させることができるのであれば、入れ替える相の組み合わせとしては、Ｖ相及びＷ相以外の例えばＵ相及びＷ相の組み合わせやＵ相及びＶ相の組み合わせであっても良い。また第２のモータ用中間ハーネス４Ｂによって、反時計回り仕様時に時計回り仕様に対して電動モータ２を逆回転させるように、ＥＣＵ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相のすべてをそれぞれ電動モータ２の対応するＵ相、Ｖ相又はＷ相以外の電極に接続するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、電動モータ２の回転角を検出するセンサとしてレゾルバを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レゾルバ以外のホール素子等の他のセンサを用いても良い。

さらに上述の実施の形態においては、モータハーネス４Ａ〜４Ｃ及びモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂを別体とし、センサハーネス４Ｄ及びセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂを別体とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばモータハーネス４Ａ〜４Ｃ及びモータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂを一体としたり、センサハーネス４Ｄ及びセンサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂを一体とするようにして、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を接続するハーネスや、ＥＣＵ１及び回転角センサ３間を接続するハーネスを形成するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、ＥＣＵ１及び電動モータ２間を接続するハーネスや、ＥＣＵ１及び回転角センサ３間を接続するハーネスのうち、電動モータ２又は回転センサ３側の中間ハーネス（モータ用中間ハーネス５Ａ，５Ｂ、センサ用中間ハーネス６Ａ，６Ｂ）を所望する仕様によって使い分けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＥＣＵ１側に中間ハーネスを配置する構成とすると共に、この中間ハーネスとして仕様ごとのものを用意するようにし、この中間ハーネスを所望する仕様によって使い分けるようにしても良い。

本発明は、自動車用の電動パワーステアリング装置のほか、各種用途の電動パワーステアリング装置に広く適用することができる。

本実施の形態による電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵ及び電動モータ間の接続方法の説明に供する略線図である。 三相交流電流を示す波形図である。 従来の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。 従来の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１……ＥＣＵ、１Ａ〜１Ｃ，２Ａ，２Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１２〜１４，１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ……コネクタ、２……電動モータ、３……回転角センサ、４Ａ〜４Ｃ……モータハーネス、５Ａ，５Ｂ……モータ用中間ハーネス、６Ａ，６Ｂ……センサ用中間ハーネス。

Claims (7)

1. 操舵軸に生じた操舵トルクに応じた操舵補助力を電動モータにより発生させて、当該操舵補助力を操舵系に付与するようにした電動パワーステアリング装置において、
   前記電動モータの回転を制御する制御手段と、
   前記制御手段及び前記電動モータ間を接続するモータ用ハーネスと、
   前記電動モータの回転角を検出するセンサと、
   前記制御手段及び前記センサ間を接続するセンサ用ハーネスと
   を備え、
   前記モータ用ハーネス及び前記センサ用ハーネスとして、それぞれ前記制御手段による同じ制御によって前記電動モータにより発生させる前記操舵補助力の方向が異なる２種類の仕様のものが設けられた
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記モータ用ハーネスは、
   前記制御手段及び前記電動モータ間の一部を接続する中間ハーネスである
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記制御手段及び前記モータ間の残りの部分を接続する、前記２種類の仕様に共通のハーネスを備え、
   前記中間ハーネスは、前記２種類の仕様に共通のハーネスとコネクタを介して着脱自在に接続された
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記センサ用ハーネスは、
   前記制御手段及び前記回転角センサ間の一部を接続する中間ハーネスである
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記制御手段及び前記回転角センサ間の残りの部分を接続する、前記２種類の仕様に共通のハーネスを備え、
   前記中間ハーネスは、前記２種類の仕様に共通のハーネスとコネクタを介して着脱自在に接続された
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記電動モータは、三相モータであり、
   前記モータ用ハーネスの前記２種類の仕様は、
   前記制御手段が出力する三相交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を前記電動モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続する第１の仕様と、前記三相交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれか二相を入れ替えて前記電動モータに接続する第２の仕様とである
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記センサ用ハーネスの前記２種類の仕様は、
   前記センサの出力のうち、回転方向に関する情報を前記制御手段にそのまま入力するように配線された第１の仕様と、前記回転方向の情報を逆回転として入力するように配線された第２の仕様である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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