JP2006341712A - 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置用コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の電動パワーステアリング装置における電動モータからのリード線とコントローラとの接続部の接触抵抗を確実に管理して大電流化や高電圧化に対応可能にするとともに、電動パワーステアリング装置のレイアウトの自由度を上げる。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置は、電動モータ１６の駆動を制御するコントローラ４と、コントローラ４に設けられ且つ当該コントローラ４の信号端子を成すボルト締め構造の端子台４Ｂとを備える。電動モータ１６から伸びるハーネス１６Ａ〜１６Ｃの端子を端子台４Ｂの出力端子２３Ａ〜２３Ｃにボルト締めにより相互に締結する。さらに、好適には、この出力端子２３Ａ〜２３Ｃとハーネス１６Ａ〜１６Ｃの各端子ＴＮとの接触抵抗を検出する接触抵抗検出手段（３５，３６，３７）と、この手段による検出情報を用いて電動モータ１６への駆動電流を制御する電流制御手段（２１，２２）とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に搭載する電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置用コントローラに係り、とくに、電動パワーステアリングの駆動源となる電動モータのハーネスをコントローラに接続する構造の改善に関する。

近年の車両の多くには、電動パワーステアリング（ＥＳＰ）装置が装備されている。この電動パワーステアリング装置は、一般に、転舵輪に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、運転者の操作を補助する電動モータとを備え、トルクセンサで検出された操舵トルクに応じて電動モータを駆動させている。電動モータの回転出力は補助操舵トルクとなり、この回転出力が歯車機構により減速されて操舵機構の出力軸に伝達される。これにより、ステアリングホイールに印加された操舵力が補助されつつ、車両の操舵が行われる。

この電動パワーステアリングを制御するために、車両にはコントローラが搭載される。このコントローラは、トルクセンサからの操舵トルク信号をはじめとする各種のセンサ信号を受信し、この受信信号を所定のアルゴリズムで処理する電気制御回路（ＣＰＵなどの各種の電気回路であって、一般にＥＣＵと呼ばれる）を備える。電気制御回路の処理結果に応じて、電源から前記電動モータに供給される駆動電流が制御される。

この場合、例えば特許文献１に示されるように、電気制御回路と電動モータとの間の接続が行われる。具体的には、この特許文献１は、電動式パワーステアリング回路装置の一例を示しており、その図１に示すように、1枚の導電板を加工して配線を行った回路装置（ＥＣＵを成す）にコネクタを設け、このコネクタを介して内部の電気回路と電動モータからの配線（ハーネス）とを接続している。これにより、電動モータに供給可能な電流を上げること（大電流化）が可能になっている。
特開２００３−２６０１０号公報

しかしながら、上述したように、大電流化対策として、電気制御回路（ＥＣＵ）のコネクタに電動モータのハーネスを接続する構成の場合、コネクタにおける接続が接触不良などの不完全な状態にあると、接触抵抗が大きくなり、熱劣化を加速するという問題があった。このことは、コネクタの耐久性低下を招き、信頼性の低下にも繋がる。とくに、車両が重量車である場合、電動パワーステアリング装置の電動モータに供給する駆動電流の大電流化や高電圧化の対応が要求されているので、上述した熱劣化の問題は重要視されている。

また、かかる接続構成の場合、電動モータからのハーネスの端子をコネクタに接続するときの嵌合方向（接続方向）がコネクタへの差込方向に限定されてしまうことから、電動パワーステアリング装置の電動モータの車両における配置方向及び配置位置が限定されてしまう。このため、電動パワーステアリング装置のレイアウト設計の自由度は低く、かかるレイアウト設計に時間が掛かるとともに、他の機器のレイアウトも窮屈なものにしていた。

本発明は、上述した従来技術の有する問題に鑑みてなされたもので、電動モータからのリード線と電気制御回路（ＥＣＵ）との接続部における接触抵抗を確実に管理して大電流化や高電圧化に対応可能にするとともに、車両への電動パワーステアリング装置のレイアウトの自由度を上げることを可能にすることを、その目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の電動パワーステアリングの駆動源となる電動モータと、この電動モータの駆動を制御するコントローラと、前記コントローラに設けられ且つ当該コントローラの信号端子を成すボルト締め構造の接続部とを備え、前記電動モータから延びるハーネスの端子を前記接続部にボルト締めにより締結したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、車両の電動パワーステアリングの駆動源となる電動モータの駆動を制御する、電動パワーステアリング装置用コントローラが提供される。このコントローラは、前記コントローラと一体又は一体的に設けられ且つ当該コントローラの信号端子を成すボルト締め構造の接続部を備え、前記電動モータから伸びるハーネスの端子を前記接続部にボルト締めにより締結したことを特徴とする。

本発明に係る電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング用コントローラによれば、電動モータからのリード線とコントローラとの接続部における接触抵抗を確実に管理して大電流化や高電圧化に対応できるとともに、車両への電動パワーステアリング装置のレイアウトの自由度を上げることもできる。

以下、図１〜１１を参照して、本発明に係る電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置用コントローラの一実施形態を説明する。

この電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングホイール２と左右の転舵輪ＤＷ，ＤＷとの間に介在するステアリング機構３と、このステアリング機構３による操舵力の発生を制御するコントローラ（ＥＣＵ）４とを備える。

ステアリング機構３は、ステアリングホイール２に結合されたステアリングシャフト１１と、インタミディエートシャフト１２（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｈａｆｔ：略してインタミシャフトとも呼ばれる）と、ステアリングシャフト１１とインタミディエートシャフト１２との間に介在する減速ギヤ１３と、インタミディエートシャフト１２と転舵輪ＤＷ，ＤＷとの間に結合したギヤ１４及びラック１５とを備える。減速ギヤ１３には、電動モータとしての３相交流電動モータ１６の出力軸１６Ａも噛合している。電動モータ１６は、コントローラ４からの指令（駆動電流）を受けて回転駆動し、ステアリング機構３に補助操舵力を与える。

ステアリングホイール２に加えられた操舵力はステアリングシャフト１１を介して減速ギヤ１３に伝えられる。減速ギヤ１３は、図示しない減速機構を含む。このため、減速ギヤ１３は、図示していないが、電動モータ１６の出力軸１６Ａからの出力を、その回転方向を当該方向に直交する方向に変え且つ減速させながら補助トルクを発生させる。この補助トルクは操舵トルクに加えられてインタミディエートシャフト１２に伝えられるので、電動モータ１６に拠る補助トルクが転舵輪ＤＷ，ＤＷに与えられる。これにより、電動モータ１６による補助転舵力が得られる。

コントローラ４は、操舵力を検出するトルクセンサ（図示せず）からの信号のほか、操舵角や車両速度などの車両の走行状態を表す情報を受けて、それらの情報に基づいて所望の補助操舵力を一定タイミング毎に演算し、その補助操舵力に応じた回転方向及び回転トルクを与える駆動電流を電動モータ１６に供給する。これにより、ステアリングホイール２に与えられた運転者の手動操舵力がトルクの面で補助（アシスト）され、その補助された操舵力が転舵輪ＤＷ，ＤＷに伝達されるので、電動パワーステアリング機能が発揮される。

図２には、上述したコントローラ４の概略の機能、及び、このコントローラ４と電動モータとしての３相交流電動モータ１６との間の電気的な接続状況を示す。

図２に示すように、コントローラ４は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）によって構成される制御回路２１と、この制御回路２１により演算された制御指令に応じた駆動電流を生成する駆動回路２２とを備える。

制御回路２１には、図示しない各種のセンサから操舵トルク及び車両走行状態に関する情報が送られてくる。このため、制御回路２１は、予め格納されているプログラムを起動させて、そのプログラムで与えられる操舵力補助のアルゴリズムの基で入力情報を処理し、その処理結果を一定タイミング毎に駆動回路２２に送信する。この処理結果は、例えば、駆動回路２２に供給されている電源をスイッチングするデューティ比として得られる。このため、駆動回路２２は、制御回路２１の制御の基に電動モータ１６を駆動する駆動電流を生成する。

コントローラ４には、上述した制御回路２１及び駆動回路２２を実装する基板４Ａを有しており、この基板４Ａの一端部に、電動モータ１６との接続部として機能する端子台４Ｂが固設されている。この端子台４Ｂには、ボルト締め構造による３つの出力端子２３Ａ〜２３Ｃが形成されている。なお、端子台４Ｂとコントローラ４の内部回路との配線は、ハーネス、回路基板、及びプレスした１枚の導電板の何れであってもよい。

この出力端子２３Ａ〜２３Ｃのそれぞれは、図３に示すように、ボルト３１及びナット３２を用いて外部からの端子を締結できるようになっている。出力端子２３Ａ〜２３Ｃそれぞれには、駆動回路２２から電流供給用の配線３３が接続されている。一方、出力端子２３Ａ〜２３Ｃそれぞれの締結側端子面には、電動モータ１６から伸びる３本のハーネス１６Ａ〜１６Ｃのうちの各１本の端子ＴＮがワッシャー３４を介してボルト３１及びナット３２で締結可能になっている。このハーネス１６Ａ〜１６Ｃそれぞれの端子ＴＮには、図４に示すように接続用の長穴ＴＮｈが形成されており、これにより、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃが太い場合でも、ばらつきを吸収して確実にボルト締めできるようになっている。
この場合、端子ＴＮに、長穴ＴＮｈの代わりに丸穴が形成されているときには、この丸穴と端子台４Ｂの穴との間に位置ずれが発生し易くなり、両手で作業することが余儀なくされ、作業時間が長くなる。これに対して、図５に示すように、端子ＴＮに長穴ＴＮｈが形成されているときには、端子台４Ｂに形成された穴４Ｂｈとの間に位置ずれが発生することが少なくなり、端子台４Ｂとハーネス１６Ａ〜１６Ｃとの取付公差を吸収することができ、片手での作業が可能となり、作業時間の短縮を図ることができる。また、端子台４Ｂとハーネス１６Ａ〜１６Ｃとをボルト締めするに際して、図６に示すように、取付金具３９を一緒に締めることで、長穴ＴＮｈと穴４Ｂｈとの間に位置ずれが発生するのが少なくなるとともに、端子台４Ｂとハーネス１６Ａ〜１６Ｃとの接続を確実に行うことができる。

また、端子台４Ｂにハーネス１６Ａ〜１６Ｃを取り付けるに際しては、図７（ａ）に示すように、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃと端子台４Ｂの隔壁４Ｂｗとの間には間隙があるため、図７（ｂ）に示すように、端子ＴＮの長穴ＴＮｈと端子台４Ｂの穴４Ｂｈとの間に位置ずれが生じることがある。

そこで、本実施例においては、図８乃至図１１に示すように、端子台４Ｂの隔壁４Ｂｗに、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃの一部の移動を規制する位置決め用ガイド４Ｂｇ１、４Ｂｇ２，４Ｂｇ３，４Ｂｇ４が設けられている。位置決め用ガイド４Ｂｇ１はハーネス１６Ａ〜１６Ｃの幅方向の移動を規制するため、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃを端子台４Ｂに容易に組み付けすることが可能になる。位置決め用ガイド４Ｂｇ２は、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃ先端に固定された端子ＴＮの幅方向の移動を規制するため、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃを端子台４Ｂに組み付けやすくなる。位置決め用ガイド４Ｂｇ３、４Ｂｇ４はそれぞれ隔壁としても機能して端子台４Ｂに斜め方向に形成されて、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃの幅方向の移動を規制するようにしているため、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃを端子台４Ｂに容易に組み付けることができる。端子台４Ｂに位置決め用ガイド４Ｂｇ１〜４Ｂｇ４を設けることで、片手での作業が可能になり、作業時間の短縮に寄与することができる。

このため、３本のハーネス１６Ａ〜１６Ｃの端子ＴＮを出力端子２３Ａ〜２３Ｃにそれぞれボルト締めすることにより、電動モータ１６を駆動回路２２に電気的に接続させることができる。これにより、駆動回路２２から出力された駆動電流は電動モータ１６に送られ、前述したように、補助の操舵トルクを転舵輪ＤＷ，ＤＷに与えることができる。

このような接続構造に対し、本実施形態では更に、出力端子２３Ａ〜２３Ｃにおける接触抵抗を管理する機能が設けられている。この接触抵抗の管理は、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃと出力端子２３Ａ〜２３Ｃとの間の接触抵抗の増加に起因した発熱、溶断、発煙、発火などの不都合を確実に防止することが目的としている。これを実現するには、係る接触抵抗を検出する機構が必要となる。

本実施形態にあっては、各ハーネス１６Ａ（〜１６Ｃ）の芯線部分と各出力端子２３Ａ（〜２３Ｃ）とに検出端を電気的に接続させたリード線３５，３６と、このリード線３５，３６が接続される差動増幅回路３７とを備える。差動増幅回路３７は、図２に示すように、コントローラ４内に実装されており、両方の検出端の電圧差を検出し且つ増幅して、その差信号を制御回路２１に送出する。なお、図２にあっては、差動増幅回路３７は１つの出力端子２３Ａに対応したものしか図示していないが、好適には全出力端子２３Ａ〜２３Ｃについて別個に装備される。場合によっては、図示の如く、出力端子２３Ａ〜２３Ｃの一部の端子のみについて実施してもよいことは勿論である。

この差動増幅回路３７からの信号を受けた制御回路２１は、その差信号が所定の閾値を与えようとする場合、例えば電動モータ１６に供給する駆動電流を制限するなどの制限機能が得られるように駆動回路２２を制御する。

なお、この電流制限の態様は種々のものを採用することができる。図１２に示すように、係る変形例の１つとして、出力端子２３Ａ〜２３Ｃの全て又は一部にサーミスタなどの温度検出手段４１を設置してもよい。これは、出力端子２３Ａ〜２３Ｃとハーネス１６Ａ〜１６Ｃの各端子ＴＮとの接触抵抗が上がると、その上昇分が温度に反映されることに基づいている。このため、検出手段４１の検出信号を入力回路４２に送出して増幅などの入力処理に付した後、制御回路２１に送る。このため、制御回路２１は、係る検出信号を所定の閾値と比較し、検出信号が閾値よりも高い場合には、前述と同様に電動モータ１６への駆動電流に対する制限機能を発揮させる。これによっても、出力端子２３Ａ〜２３Ｃの接触抵抗の増大を常にリアルタイムに監視して、必要な場合には、電流制限などの所定の対策を迅速に且つ確実にとることができる。

このため、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、コントローラ４の端子台４Ｂに電動モータ１６のハーネス１６Ａ〜１６Ｃを接続する場合、ボルト締めであることから、以下のように種々の作用効果を得ることができる。

まず、大電流化及び熱劣化の抑制に有利である。とくに、車両が重量車である場合、電動パワーステアリング装置の電動モータに供給する駆動電流の大電流化や高電圧化の対応が要求されているが、従来のコネクタを用いた接続法の場合には、コネクタの嵌合部（接続部）に接触不良があると、その接触抵抗によって熱劣化が起こり易くなり、コネクタの耐久性低下の懸念があった。しかしながら、本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、係る懸念を払拭することができる。すなわち、端子台４Ｂとハーネス１６Ａ〜１６Ｃの各端子ＴＮの接触抵抗の増大を検出し、電動モータ１６の駆動電流を管理することができる。このため、接触不良に伴う熱劣化を確実に低減又は抑制でき、信頼性を高めることができる。したがって、重量車に対する電動パワーステアリング装置の電動モータの大電流化や高電圧化へも確実に対応して、より確実且つ安定した操舵トルクの補助機能を発揮させることができる。

勿論、係る利点は重量車に限らず、軽量車であっても、上述した接触抵抗の管理によって接続部（端子台４Ｂ）の発熱、溶断、発煙、発火などの発生防止にも効果を発揮させることができる。

また、上述のように接続がボルト締めであるので、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃの各端子ＴＮの嵌合方向（接続方向）を所定範囲で変更でき、電動パワーステアリング装置１の電動モータ１６の車両における配置方向及び配置位置に余裕ができる。つまり、電動パワーステアリング装置１のレイアウト設計の自由度が上がり、係るレイアウト設計を容易化するとともに、他の機器のレイアウトにも余裕を持たせることができる。

これについて具体的な利点を挙げれば、コントローラ４と電動モータ１６を互いにより接近させて配置でき、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃの長さを短縮できる。またこの接近させた配置に拠り、ハーネス１６Ａ〜１６Ｃから放射される放射ノイズを低減させることもできる。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されることなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲内で更に様々な形態で実施することができる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。 実施形態で採用したコントローラの概略構成を示すブロック図である。 コントローラと電動モータのハーネスとの接続を示す側面図である。 ハーネスの端子を説明するための図。 端子台の穴位置とハーネスの端子の穴位置との関係を説明するための図。 取付金具を用いてハーネスを端子台に取り付けるときの方法を説明するための図。 端子台の穴とハーネス端子の穴との間に位置ずれが生じることを説明する図。 端子台に位置決め用ガイドを設けたときの端子台の平面図。 端子台に位置決め用ガイドを設けたときの端子台の平面図。 端子台に位置決め用ガイドを設けたときの端子台の平面図。 端子台に位置決め用ガイドを設けたときの端子台の平面図。 変形例で採用したコントローラの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
４ コントローラ
４Ａ 基板
４Ｂ 端子台
１６ 電動モータ
１６Ａ〜１６Ｃ ハーネス
２１ 制御回路
２２ 駆動回路
２３Ａ〜２３Ｃ 出力端子（接続部）
３１ ボルト
３２ ナット
３７ 差動増幅回路
４１ サーミスタなどの検出手段
４２ 入力回路
ＴＮ 長穴を有する端子
４Ｂｇ１〜４Ｂｇ４ 位置決め用ガイド

Claims (6)

1. 車両の電動パワーステアリングの駆動源となる電動モータと、この電動モータの駆動を制御するコントローラと、前記コントローラに設けられ且つ当該コントローラの信号端子を成すボルト締め構造の接続部とを備え、
   前記電動モータから延びるハーネスの端子を前記接続部にボルト締めにより締結したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ハーネスの端子は前記ボルト締めのための長穴端子で構成されてい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. 前記接続部のボルト締め構造により相互に締結される前記コントローラの信号端子と前記ハーネスの端子との間の接触抵抗を検出する接触抵抗検出手段と、
   この接触抵抗検出手段による検出情報を用いて前記電動モータへの駆動電流を制御する電流制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記接触抵抗検出手段は、前記接触抵抗を前記接続部の両端間の電圧差の情報又は当該接続部の温度の情報を用いて検出する手段であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記コントローラの信号端子には前記ハーネスの端子の一部の移動を規制する位置決め用ガイドが形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 車両の電動パワーステアリングの駆動源となる電動モータの駆動を制御する、電動パワーステアリング装置用コントローラにおいて、
   前記コントローラと一体又は一体的に設けられ且つ当該コントローラの信号端子を成すボルト締め構造の接続部を有する端子台を備え、
   前記電動モータから延びるハーネスの端子を前記接続部にボルト締めにより締結したことを特徴とする電動パワーステアリング装置用コントローラ。
   
   

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