JP2007242656A - コイル装置、電動パワーステアリング装置、およびコイルコアのアッセンブリ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置スペースに余裕のない装置であっても容易に適用可能なコイルコアのアッセンブリ方法を提供する。
【解決手段】 円筒状のコイルコアと、前記コイルコアの内周側を貫通し、他の部材に電気的に接続されるバスバーと、前記コイルコアと前記バスバーとを互いに離間した状態で固定するハウジングとを備え、前記バスバーの一端は、前記ハウジングに固定されることとした。
【選択図】 図５

Description

本発明はコイル装置に関し、特に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のノイズ除去を行うコイル装置およびコイルコアのアッセンブリ方法に関する。

従来、特許文献１に開示される技術にあっては、中空部を有する複数の並列した筒状コアのそれぞれに、電源の相数に等しい本数の導線を挿通し、導線の両端を基板に接続する。この基板上の配線によって導線同士を接続してノイズ除去用の薄板状コイルを形成している。
特開２００１−２８５００５号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、薄板状コイルであるため設置スペースが限られ、電動パワーステアリング装置のように省スペース化が求められる装置には搭載しづらい、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、設置スペースに余裕のない装置であっても容易に適用可能なコイルコアのアッセンブリ方法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、円筒状のコイルコアと、前記コイルコアの内周側を貫通し、他の部材に電気的に接続されるバスバーと、前記コイルコアと前記バスバーとを互いに離間した状態で固定するハウジングとを備え、前記バスバーの一端は、前記ハウジングに固定されることとした。

よって、電動パワーステアリング装置のように設置スペースに余裕のない装置であっても容易に適用可能なコイルコアのアッセンブリ方法を提供できる。

以下、本発明のコイル装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［電動パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図８に基づき説明する。図１は本願コイル装置およびコイルコアのアッセンブリ方法を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置１、ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＳＳ、トルクセンサＴＳ、入力軸ＩＮ、ラックＲ、ピニオンＰ、転舵輪ＦＬ，ＦＲを有する。モータ制御装置１内にはモータ３が設けられ、電源ＢＡＴＴにより駆動される。

運転者によりステアリングホイールＳＷが操舵されると、ステアリングシャフトＳＳおよび入力軸ＩＮを介して操舵トルクがトルクセンサＴＳにより検出される。検出された操舵トルクに基づき、モータ制御装置１内の制御系基板３００（図２参照）はモータ３に対し駆動信号を出力し、モータ制御装置１内のモータ３が駆動されてピニオンＰが回転し、ラックＲを軸方向移動させて操舵アシストを行う。

［全体構成］
図２は電動パワーステアリング装置のｘ−ｙ平面における部分断面図、図３はｙ−ｚ平面における部分断面図、図４はｘ−ｚ平面断面図、図５は分解斜視図である。なお、図２における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２の図面に平行かつｙ軸と直交する方向をｘ軸と定義する。また、図２の法線方向をｚ軸と定義する。

モータ制御装置１は、ステータ３１およびロータ３２を有するモータ３と、モータ３に電力を供給するインバータを搭載するパワー系基板４００と、モータ３のｚ軸正方向側であって、ロータ３２に対して垂直に設けられ、このモータ３の端部に設けられる電動機側部分３０１と、この電動機側部分３０１から径方向外側に延設される外側部分３０２と、から構成される制御系基板３００を有する。制御系基板３００には、パワー系基板４００上に設けられたインバータ（図示せず）を制御するマイクロコンピュータ３３０が設けられている。

電動パワーステアリング装置は、モータ制御装置１、第１ハウジング２ａ、第２ハウジング２ｂ、入力軸ＩＮ、ピニオンＰ、ウォームホイール５、ウォームシャフト６、トルクセンサＴＳ、回転位置センサ３３を有する。制御系基板３００はウォームシャフト６に対し垂直に設けられ、トルクセンサＴＳ、パワー系基板４００、およびモータ３の回転を検出する回転位置センサ３３と接続する。

［第１ハウジングの詳細］
第１ハウジング２ａはギヤハウジング１１、モータハウジング１２、およびパワー系基板ハウジング１３を有する。モータハウジング１２とパワー系基板ハウジング１３は一体に形成されている。モータハウジング１２はギヤハウジング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１３はギヤハウジング１１のｚ軸負方向側であってモータハウジング１２のｘ軸正方向側に設けられている。

（ギヤハウジング）
ギヤハウジング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ＩＮを貫通させる貫通孔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から順にピニオンＰ、ウォームホイール５、制御系基板３００、トルクセンサＴＳが収装される。

入力軸ＩＮ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ＩＮ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を介してピニオンＰと接続している。また、ギヤハウジング１１内部であって入力軸ＩＮの外周側にはトルクセンサＴＳが設けられ、運転者の操舵に伴う入力軸ＩＮ、ピニオンＰ間の相対回転を検出して制御系基板３００に出力する。

（モータハウジング）
図２ないし図５に示すように、モータハウジング１２はモータ３を収容し、ｚ軸負方向端部において開口してモータ挿入口１２ａが形成され、モータ３が挿入される。モータハウジング１２のｚ軸正方向端部にはセンサ取付部１２ｂが設けられ、ｚ軸正方向側から回転位置センサ３３が取り付けられる。

回転位置センサ３３はモータハウジング１２のｚ軸正方向側において制御系基板３００に隣接し、モータハウジング１２と制御系基板３００の間に設けられている。制御系基板３００はモータ３のロータ３２に対し垂直に配設され、回転位置センサ３３とは出力端子３４により接続される。制御系基板３００と回転位置センサ３３とが隣接して設けられることで、出力端子３４を短縮可能とするものである。

モータ３はステータ３１、ロータ３２を有し、回転位置センサ３３によるロータ３２の回転位置検出値に基づいてステータ３１に通電を行うブラシレスモータであって、回転位置センサ３３はロータ３２のｚ軸正方向端部に設けられている。回転位置センサ３３を第１ハウジング２ａ内に収装することで、出力端子３４による回転位置センサ３３と制御系基板３００との接続性向上を図っている。なお、モータ３はブラシ付きモータであってもよく特に限定しない。

（パワー系基板ハウジング）
パワー系基板ハウジング１３は放熱性を考慮したアルミダイキャスト部材であり、内部にパワー系基板４００を収容する。図４に示すように、パワー系基板ハウジング１３はパワー系基板４００に設けられるパワー系素子４１０〜４３０を独立に、所定位置において収容するパワー系素子収容部１３ａを備えている。

このパワー系素子収容部１３ａは、パワー系素子４１０〜４３０それぞれをぴったり収容できるように形成されており、パワー系素子４１０〜４３０を配置しただけで、それぞれの位置関係が決まるよう設けられている。また、電気的絶縁確保のため収容する面には絶縁シートが貼付されている。

ここで、一体に形成されたモータハウジング１２とパワー系基板ハウジング１３の制御系基板３００側の端部、すなわちｚ軸正方向側端部１２ｃ，１３ｃには、制御系基板３００を収容するギヤハウジング１１との接合面Ｓが形成され、この接合面Ｓは同一平面であるＡ−Ａ平面上に形成される。

組み立て時においては、まずパワー系素子４１０〜４３０のそれぞれをパワー系素子収容部１３ａに収容する。上述のようにパワー系素子はパワー系素子収容部１３ａに配置されるだけで位置関係が決定される。したがって、パワー系素子をパワー系素子収容部１３ａに配置した状態のまま、パワー系基板４００をパワー系基板ハウジング１３に被せることで、パワー系素子をパワー系基板４００の所定位置に容易に配置することができ、パワー系素子の半田付けが容易となる。

［第２ハウジング］
第２ハウジング２ｂはｙ軸負方向からピニオンＰを収容するとともに、第１ハウジング２ａの開口部１１ｂを閉塞する。

［制御系基板］
制御系基板３００はパワー系基板４００とウォームホイール５との間、すなわちモータ３とウォームホイール５との間であって、ｘ−ｙ平面に対し平行、すなわちウォームシャフト６に対し垂直に設けられている。この制御系基板３００は、トルクセンサＴＳにより検出された操舵トルクに基づいてパワー系基板４００に駆動指令を出力し、モータ３を駆動する。

また、制御系基板３００は回転位置センサ３３が設けられる側、すなわちモータ３のｚ軸正方向端部に設けられている。この回転位置センサ３３の出力端子３４はモータ３の軸方向であるｚ軸正方向に向かって設けられ、制御系基板３００に対しほぼ垂直に接続される。

制御系基板３００に配置される制御系素子は、この制御系基板３００の両面に設けられており、制御系基板３００上の回路はｚ軸正方向側（電動機側）のモータハウジング１２側に設けられた電動機側回路３１０と、ｚ軸負方向側（外側）のギヤハウジング１１側に設けられた外側回路３２０とから構成される。基板両面に制御系素子を設けることで素子設置面積を確保するとともに、電動機側回路３１０と外側回路３２０とを一体に形成された回路基板とすることで取り付け容易性を向上させる。

また、制御系基板３００は貫通孔３０３を有する電動機側部分３０１と、この電動機側部分３０１から径方向外側に延設される外側部分３０２と、から構成される。貫通孔３０３にはモータ３のロータ３２が挿入される。

［パワー系基板］
パワー系基板４００は第１ハウジング２ａ内において制御系基板３００と隣接して配置され、ハーネス、コネクタ１００等により電気的に接続される。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１００等の電気的接続部材の短縮化を図っている。

また図５に示すように、パワー系基板４００はモータ３の径方向外側すなわちｘ軸正方向側であって、制御系基板３００の外側部分と周方向に一致すなわちｚ軸方向に重なり合うように設けられている。このように設けることで、制御系基板３００とパワー系基板４００との接続が容易となる。

さらに、コネクタ１００はモータ３の電源用コネクタ１０１、信号用コネクタ１０２を有する。電源用コネクタ１０１はバスバー１１０を有し、信号用コネクタ１０２は通信端子１２０を有する。バスバー１１０は２本の導体金属板からなり、このバスバー１１０はノイズ除去用コイルコア２００（コイルコア）に挿入される。なお、バスバー１１０は２本でなくともよい。

ノイズ除去用コイルコア２００は円環状金属部材であり、バスバー１１０の外周を包囲することにより電源用コネクタ１０１のノイズを除去する。電源用コネクタ１０１には大電流が流れるため、ノイズ除去用コイルコア２００によりノイズ除去を図るものである。

また、パワー系基板４００はバスバー１１０、通信端子１２０を貫通させる貫通部４０３，４０４を備える。この貫通部４０３，４０４はパワー系基板ハウジング１３と制御系基板３００とを連通し、装置外部から電源を供給する電源用コネクタ１０１、車両状態信号を供給する信号用コネクタ１０２を貫通させる。

これらのコネクタ１０１，１０２はパワー系基板４００を貫通して制御系基板３００まで到達することができるため、例えば車速信号を制御系基板３００に取り込むことができるよう設けられている。

（パワー系素子の詳細）
パワー系基板４００にはリレー４１０、コンデンサ４２０、およびコイル４３０が設けられる。モータハウジング１２のｘ軸正方向側は、モータ３の径方向外側（ｘ軸正方向側）と制御系基板３００のｘ軸正方向側部分によりデッドスペースとなるため、このデッドスペースに体積の大きいリレー４１０、コンデンサ４２０、およびコイル４３０を配置することで、装置の小型化を図っている。

［操舵アシスト］
モータ３の駆動力はモータ３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に伝達される。ウォームシャフト６はピニオンＰと一体回転するウォームホイール５と噛合っており、またピニオンＰはｙ軸負方向側においてラックＲと接続する。これにより、モータ３の駆動力は操舵アシスト力としてラックＲを駆動する。

［ｘ−ｚ平面断面図］
図４は、第１ハウジング２ａのｘ−ｚ平面断面図である。ロータ３２は接続部材９によりウォームシャフト６と接続し、ウォームシャフト６およびロータ３２はそれぞれ両端部において軸受１５，１７および１６，１８によって第１ハウジング２ａに支持される。

したがって、ウォームシャフト６およびロータ３２の位置決めは軸受１５〜１８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。なお、ロータ３２とウォームシャフト６を別体とせず一体に設けてもよく特に限定しない。

［ノイズ除去用コイル付近の詳細］
図６はコネクタ１００のｚ軸正方向側斜視図、図７はｚ軸方向断面図である。また、図８はノイズ除去用コイルコア２００を組み付ける際の斜視図である。

コネクタ１００はコネクタハウジング１００ａに設けられた電源用コネクタ１０１および信号用コネクタ１０２からなり、バスバー１１０および通信端子１２０がｚ軸正方向に突出する。バスバー１１０のｚ軸負方向側端部はコネクタハウジング１００ａに固定されている。

また、コネクタハウジング１００ａであってバスバー１１０の根元部分には、ｚ軸正方向側に開口しノイズ除去用コイルコア２００を嵌合する凹部である円周溝１３０が設けられている。この円周溝１３０は円環状のノイズ除去用コイルコア２００と同様に円環状であり、ｚ軸正方向側から円周溝１３０に挿入・嵌合固定されて２本の金属板からなるバスバー１１０の根元を包囲する。

円周溝１３０の内周部１３１はバスバー１１０よりも外周に設けられ、ノイズ除去用コイルコア２００とバスバー１１０とは離間し、接触しないよう設けられている。このため、装置の振動がノイズ除去用コイルコア２００とバスバー１１０間に影響を与えることがない。

ここで、円周溝１３０を設けることにより電源用コネクタ１０１のｚ軸方向長さは円周溝１３０のｚ軸方向深さ分だけ長くなるが、組み付け時においてコネクタ１００はｚ軸負方向側からパワー系基板４００および制御系基板３００に挿入・接続される（図５参照）。

そのため、パワー系基板ハウジング１３のｚ軸負方向側にはコネクタ１００以外の部材は設けられず、コネクタ１００のｚ軸方向はデッドスペースとなる。したがって、このデッドスペースにノイズ除去用コイルコア２００を設置することで、電動パワーステアリング装置のように設置スペースに余裕のない装置であっても、装置の大型化を回避しつつノイズ除去用コイルコア２００をアッセンブリするものである。

［本願実施例の効果］
（１）本願実施例では、円筒状のノイズ除去用コイルコア２００と、ノイズ除去用コイルコア２００の内周側を貫通し、制御系基板３００に電気的に接続されるバスバー１１０と、ノイズ除去用コイルコア２００とバスバー１１０とを互いに離間した状態で固定するコネクタハウジング１００ａとを備え、バスバー１１０の一端（ｚ軸負方向側端部）は、コネクタハウジング１００ａに固定され、ノイズ除去用コイルコア２００の内周径は、バスバー１１０の最外周径よりも大きく設けられていることとした。

これにより、デッドスペースにノイズ除去用コイルコア２００を設置することで、電動パワーステアリング装置のように設置スペースに余裕のない装置であっても、装置の大型化を回避しつつノイズ除去用コイルコア２００をアッセンブリすることができる。また、バスバー１１０のｚ軸正方向側からノイズ除去用コイル２００を挿通することにより、組み立てを容易なものとすることができる。

（４）電動パワーステアリング装置において、円筒状のノイズ除去用コイルコア２００と、ノイズ除去用コイルコア２００の内周側を貫通し、制御系基板３００に電気的に接続されるバスバー１１０を有するコネクタ１００と、ノイズ除去用コイルコア２００とバスバー１１０とを互いに離間した状態で固定するコネクタハウジング１００ａとを備え、バスバー１１０の一端は、コネクタハウジング１００ａに固定され、ノイズ除去用コイルコア２００の内周径は、バスバー１１０の最外周径よりも大きく設けられていることとした。

これにより、電動パワーステアリング装置にあっても、上記（１）と同様の作用効果を得ることができる。電動パワーステアリング装置は高出力のモータＭを使用するためノイズが大きくなるが、本願コイル装置を適用することで装置の大型化を回避しつつノイズを確実に低減できる。

（２）（５）ノイズ除去用コイルコア２００は、コネクタハウジング１００ａに設けられた円周溝１３０に嵌合されることとした。これにより、ノイズ除去用コイルコア２００の嵌合を容易かつ確実に行うことができる。

（３）（６）バスバー１１０は複数設けられ、複数のバスバー１１０は、それぞれ１枚の導体板で形成されることとした。バスバー１１０を１枚の導体板とすることで、構成の簡素化を図ることができる。

［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。

本願コイルコアのアッセンブリ方法を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。 電動パワーステアリング装置のｘ−ｙ平面部分断面図である。 電動パワーステアリング装置のｙ−ｚ平面部分断面図である。 電動パワーステアリング装置のｘ−ｚ平面断面図である。 電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 コネクタのｚ軸正方向側斜視図である。 コネクタのｚ軸方向断面図である。 ノイズ除去用コイルを組み付ける際の斜視図である。

符号の説明

１ モータ制御装置
２ａ，２ｂ 第１、第２ハウジング
３ モータ
５ ウォームホイール
６ ウォームシャフト
８ トーションバー
９ 接続部材
１１ ギヤハウジング
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 開口部
１２ モータハウジング
１２ａ モータ挿入口
１２ｂ センサ取付部
１２ｃ，１３ｃ ｚ軸正方向側端部
１３ パワー系基板ハウジング
１３ａ パワー系素子収容部
１３ｂ ヒートシンク
１５〜１８ 軸受
３１ ステータ
３２ ロータ
３３ 回転位置センサ
３４ 出力端子
１００ コネクタ
１００ａ コネクタハウジング
１０１ 電源用コネクタ
１０２ 信号用コネクタ
１１０ バスバー
１２０ 通信端子
１３０ 凹部
１３１ 内周部
２００ ノイズ除去用コイルコア（コイルコア）
３００ 制御系基板
３０１ 電動機側部分
３０２ 外側部分
３０３ 貫通孔
３１０ 電動機側回路
３２０ 外側回路
３３０ マイクロコンピュータ
４００ パワー系基板
４０３，４０４ 貫通部
４１０ リレー
４２０ コンデンサ
４３０ コイル
ＢＡＴＴ 電源
ＦＬ，ＦＲ 転舵輪
ＩＮ 入力軸
Ｐ ピニオン
Ｒ ラック
Ｓ 接合面
ＳＳ ステアリングシャフト
ＳＷ ステアリングホイール
ＴＳ トルクセンサ

Claims (7)

1. 円筒状のコイルコアと、
   前記コイルコアの内周側を貫通し、他の部材に電気的に接続されるバスバーと、
   前記コイルコアと前記バスバーとを互いに離間した状態で固定するハウジングと
   を備え、
   前記バスバーの一端は、前記ハウジングに固定され、
   前記コイルコアの内周径は、前記バスバーの最外周径よりも大きく設けられていること
   を特徴とするコイル装置。
2. 請求項１に記載のコイル装置において、
   前記コイルコアは、前記ハウジングに設けられた円周溝に嵌合されること
   を特徴とするコイル装置。
3. 請求項１に記載のコイル装置において、
   前記バスバーは複数設けられ、
   前記複数のバスバーは、それぞれ１枚の導体板で形成されること
   を特徴とするコイル装置。
4. ステアリングホイールに接続される入力軸と、
   前記入力軸上に設けられるトルクセンサと、
   前記入力軸上に設けられるウォームホイールと、
   前記ウォームホイールに噛合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトに設けられ、このウォームシャフトおよび前記ウォームホイールを介して前記入力軸に操舵アシスト力を付与するとともに、出力軸と、この出力軸の回転位置を検出する回転位置センサと、を備える電動機と、
   前記電動機に電力を供給するパワー系基板と、
   前記制御系基板に設けられ、前記トルクセンサによって検出される操舵トルクに基づき、前記電動機の回転を制御する制御系基板と
   を有する電動パワーステアリング装置において、
   円筒状のコイルコアと、
   前記コイルコアの内周側を貫通し、前記制御系基板に電気的に接続されるバスバーを有するコネクタと、
   前記コイルコアと前記バスバーとを互いに離間した状態で固定するコネクタハウジングと
   を備え、
   前記バスバーの一端は、前記ハウジングに固定され、
   前記コイルコアの内周径は、前記バスバーの最外周径よりも大きく設けられていること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記コイルコアは、前記ハウジングに設けられた円周溝に嵌合されること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記バスバーは複数設けられ、
   前記複数のバスバーは、それぞれ１枚の導体板で形成されること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 円筒状のコイルコアと、
   前記コイルコアの内周側を貫通し、他の部材に電気的に接続されるバスバーと、
   前記コイルコアと前記バスバーとを互いに離間した状態で固定するハウジングと
   を備え、
   前記バスバーの一端を、前記ハウジングに固定し、
   前記コイルコアの内周径を、前記バスバーの最外周径よりも大きく設け、
   前記コイルコアを、前記バスバーの他端側から前記ハウジング側へ向かって挿入すること
   を特徴とするコイルコアのアッセンブリ方法。
   
   

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