JP2008285142A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１８のモータハウジング２５とギヤハウジング２２との間に、制御装置１２が収容された制御ハウジング３０が介在している。制御ハウジング３０はモータハウジング２５に対して電動モータ１８の軸方向Ｘ１に隣接している。また、制御ハウジング３０は、一端が開放した概ね四角箱型の本体部４８と、本体部４８の底部から本体部４８の開放側に向かって延びる筒状部４９とを含む。筒状部４９の内周には、ホール素子４１および永久磁石４２等によって構成された回転位置検出装置４０が配置されている。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両用操舵装置に関するものである。

車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置は、電動モータによって運転者の操舵を補助するようになっている。すなわち、各種のセンサ等によって操舵部材の操舵状態等が検出され、この検出値に基づいて制御装置が電動モータを制御することで、転舵機構に操舵補助力が付与される（例えば特許文献１参照）。
特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、制御装置が、制御ハウジング内に収容されている。制御ハウジングは、電動モータの側方に配置されている。
特開２００３−２６７２３３号公報

しかしながら、特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、制御ハウジングが電動モータの側方に配置されているので、装置全体を電動モータの径方向に小型化し難いという問題がある。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、小型の車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、電動モータ（１８）の駆動を制御する制御装置（１２）と、上記電動モータの筒状のモータハウジング（２５）とはモータハウジングの軸方向（Ｘ１）に隣接して一体に連結され、上記制御装置を収容した制御ハウジング（３０）とを備え、この制御ハウジングは、電動モータへの取付部（２９，６４）を含む本体部（４８）と、電動モータの回転軸（３８）が挿通された筒状部（４９）とを有し、本体部および筒状部が単一の部材で一体に形成されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）である（請求項１）。本発明によれば、電動モータに対して制御ハウジングが、電動モータの軸方向に隣接して配置されているので、制御ハウジングが電動モータの側方に配置された従来の構成に比べて、装置全体を電動モータの径方向に小型化することができる。

また、本発明において、上記制御ハウジングの本体部は、モータハウジングの内部と制御ハウジングの内部とを仕切る仕切り壁（５２）と、この仕切り壁から延設され上記筒状部の周囲を取り囲む外周壁（５０）とを含み、上記筒状部と外周壁との間に、制御装置の収容室（Ｓ）が区画されている場合がある（請求項２）。この場合、仕切り壁によって、制御ハウジングの内部からモータハウジングの内部に埃などの異物が進入することを防止することができる。また、仕切り壁から延設された外周壁を設けることで、上記制御装置を制御ハウジング内に収容することができる。

また、本発明において、上記電動モータの回転軸により駆動される入力軸（２０）を有し、電動モータの動力を転舵機構（４）に伝動する伝動装置（１９）と、この伝動装置を収容する伝動ハウジング（２２）と、伝動装置の入力軸が挿入された連結筒（６７）とを備え、制御ハウジングの上記筒状部と伝動ハウジングとが、上記連結筒を介して熱伝導可能に連結され、制御ハウジングの上記外周壁と伝動ハウジングとが熱伝導可能に連結されている場合がある（請求項３）。

この場合、制御ハウジングと伝動ハウジングとの間での熱伝達経路が少なくとも二つ設けられているので、電動モータや制御装置などから発生する熱を、制御ハウジングから伝動ハウジングに効率的に逃がすことができる。これにより、電動モータや制御装置などが異常高温に達することを防止でき、ひいては、電動モータや制御装置などの安定稼働を図ることができる。

また、本発明において、上記モータハウジング内に収容されたバスバー（４５）を備え、このバスバーから延びるピン端子（４６ａ）が、上記仕切り壁を挿通するピン挿通孔（６６）を通して、制御ハウジング内に配置された回路基板（４７）に直接接続されている場合がある（請求項４）。この場合、制御装置が電動モータに隣接しているので、ワイヤーハーネスを用いずにピン端子を用いて、バスバーと回路基板とを接続することができる。すなわち、部品点数を削減することができる。

また、本発明において、上記モータハウジング内に収容されたバスバーと、このバスバーを収容室内に収容された回路基板に接続するためにバスバーから延びるピン端子と、上記仕切り壁に設けられ、ピン端子が挿通されたピン挿通孔と、ピン挿通孔の内周（６６ａ）とピン端子との間を封止するシール部材（８１）とを備える場合がある（請求項５）。この場合、シール部材によって、埃などの異物が制御ハウジングの内部およびモータハウジングの内部の一方から他方へピン挿通孔を通じて進入することを防止することができる。

また、本発明において、上記筒状部内に、電動モータの回転軸の回転位置を検出する回転位置検出手段（４０，４０Ａ）が配置されている場合がある（請求項６）。この場合、上記筒状部の内周の空間を効率的に利用して、車両用操舵装置を小型化することができる。
また、本発明において、上記回転位置検出手段（４０Ａ）は、筒状部の内周（４９ａ）に筒状部の端部（４９ｂ）側からの操作で筒状部の周方向（Ｔ）に位置調節可能に保持されたステータ（８３）と、電動モータの回転軸の外周（３８ａ）に同行回転可能に保持されたロータ（８４）とを含む場合がある（請求項７）。この場合、電動モータの組立後であっても、制御ハウジングの筒状部の端部側からの操作で、ステータを位置調節することができる。

また、本発明において、回転軸の外周に保持された永久磁石（４２）と、筒状部の内周に保持され永久磁石の磁気を検出するための素子（４１）とを含む回転位置検出手段が、上記筒状部内に配置されている場合がある（請求項８）。永久磁石の磁気を検出するための上記素子、上記永久磁石等によって構成される回転位置検出手段は比較的小型であるので、当該回転位置検出手段を上記筒状部内に容易に配置することができる。

また、本発明において、上記筒状部の内周に保持された軸受（３９ａ）によって、回転軸が回転可能に支持されている場合がある（請求項９）。この場合、回転軸を支持するための軸受が上記筒状部の内周に保持されている。すなわち、上記筒状部の内周の空間を効率的に利用して、車両用操舵装置を小型化することができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２に一定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。

ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に入力された操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ１２（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）に入力される。中間軸７は、ステアリングシャフト６と転舵機構４とを連結している。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、ラック軸１４とを含む。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪３が連結されている。
ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の途中部には、上記ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることで、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝動するための伝動装置としての減速機構１９とを含む。減速機構１９としては、例えばウォームギヤなどの食い違い軸歯車機構や、平行軸歯車機構などを用いることができる。本実施形態では、減速機構１９として、ウォームギヤが用いられている。すなわち、減速機構１９は、伝動装置の入力軸としてのウォーム２０と、このウォーム２０と噛み合うウォームホイール２１とを含む。

ウォーム２０は、図示しない動力伝達継手を介して電動モータ１８の回転軸（図示せず）に連結されている。ウォーム２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６に同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム２０によって回転駆動される。
電動モータ１８がウォーム２０を回転駆動すると、ウォーム２０によってウォームホイール２１が回転駆動され、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６が同行回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム２０を回転駆動することで、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１からのトルク検出結果等に基づいて電動モータ１８を制御する。
図２は、操舵補助機構５の図解的な外観図である。図１および図２を参照して、減速機構１９は、伝動ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。ギヤハウジング２２は、ウォーム２０が収容された駆動ギヤ収容部２３と、ウォームホイール２１が収容された従動ギヤ収容部２４とを含む。ステアリングシャフト６は、従動ギヤ収容部２４の挿通孔を挿通している。

一方、電動モータ１８は、カップ状のモータハウジング２５を有している。モータハウジング２５は、円筒状の周壁部２６と、周壁部２６の一端を閉塞する底部２７と、周壁部２６の他端からその径方向外方に張り出した環状のフランジ部２８とを含む。
モータハウジング２５は、制御ハウジング３０を介して、ギヤハウジング２２に取り付けられている。すなわち、制御ハウジング３０は、ギヤハウジング２２とモータハウジング２５との間に介在している。制御ハウジング３０は、ギヤハウジング２２の制御ハウジング取付部３１に取り付けられている。また、制御ハウジング３０は、電動モータ１８に対して電動モータ１８の軸方向Ｘ１（周壁部２６の軸方向）に隣接している。

ギヤハウジング２２および制御ハウジング３０は、それぞれ、例えばアルミニウム合金等の軽金属で形成されている。ギヤハウジング２２および制御ハウジング３０を軽金属で形成することで、操舵補助機構５の軽量化を図ることができる。
図３は、モータハウジング２５の底面側から見た操舵補助機構５の図解的な外観図である。この図３では、ギヤハウジング２２およびそれに関連する構成の図示を省略している。

図２および図３を参照して、モータハウジング２５のフランジ部２８には、複数の突部３２（本実施形態では一対の突部３２）が設けられている。一対の突部３２は、周壁部２６を挟んで対向している。各突部３２には、長孔３３が形成されている。各長孔３３は、周壁部２６の中心軸線Ｏ１上に中心を有する円弧状をなしている。
一方、制御ハウジング３０には、上記突部３２に対応する複数の取付段部２９（本実施形態では一対の取付段部２９）が形成されている。モータハウジング２５は、各突部３２が対応する取付段部２９に合わされた状態で制御ハウジング３０に固定されている。具体的には、一対の取付ボルト３４によってモータハウジング２５が制御ハウジング３０に固定されている。各取付ボルト３４の軸部（図示せず）は、対応する突部３２の長孔３３を挿通している。制御ハウジング３０の一対の取付段部２９は、モータハウジング２５を制御ハウジング３０に取り付けるための取付部として機能している。

本実施形態では、各突部３２の長孔３３が周壁部２６の中心軸線Ｏ１上に中心を有する円弧状をなしているので、一対の取付ボルト３４を緩めて、モータハウジング２５を制御ハウジング３０に仮固定した状態で、モータハウジング２５を、周壁部２６の中心軸線Ｏ１の回りに所定角度範囲内で回転させることができる。
図４は、制御ハウジング３０の外観図である。また、図５は、電動モータ１８の軸方向Ｘ１に沿う操舵補助機構５の図解的な断面図である。また、図６は、図５に示すＶＩ-ＶＩ線に沿う操舵補助機構５の一部の断面図である。なお、図５では、主として、電動モー
タ１８、制御ハウジング３０および制御ハウジング取付部３１の断面を図示している。

図４を参照して、制御ハウジング３０は、一端が開放した概ね四角箱型の部材である。具体的には、制御ハウジング３０は、一端が開放した概ね四角箱型の本体部４８と、本体部４８の底部から本体部４８の開放側に向かって延びる筒状部４９とを含む。本体部４８および筒状部４９は、単一の部材で一体に形成されている。また、筒状部４９は、断面円形の内周面を有している。

本体部４８は、上記底部としての仕切り壁５２と、本体部４８の側壁をなす四角筒状の外周壁５０と、外周壁５０の一端からその外方に向けて張り出した四角環状のフランジ５１とを含む。筒状部４９は、仕切り壁５２の中心部から延設されている。また、外周壁５０は、仕切り壁５２の外周縁から延設されている。外周壁５０は、筒状部４９を取り囲んでいる。外周壁５０と筒状部４９との間には、ＥＣＵ１２が収容される断面矩形の収容室Ｓが形成されている。

フランジ５１の端面（図４では、上面）は、平面にされている。また、フランジ５１は、外周壁５０の一端に沿う四角環状の環状部５３と、環状部５３の一部から本体部４８の外方に向かって突出する複数の取付部５４（本実施形態では一対の取付部５４）とを含む。各取付部５４には、当該取付部５４をその厚み方向に貫通する位置決め孔５５が形成されている。位置決め孔５５の内径は、後述のスリーブ５８（図５参照）の外径とほぼ等しい大きさにされている。

図５を参照して、仕切り壁５２は、中心部に挿通孔６１が形成された板状部６２と、モータハウジング２５が係合するモータ係合部６４とを含む。筒状部４９の内周は、挿通孔６１と連通している。また、板状部６２には、ＥＣＵ１２の一部である回路基板としての制御基板４７が取り付けられる取付段部６５と、電動モータ１８から延びるピン端子４６ａが挿通するピン挿通孔６６とが形成されている。

モータ係合部６４は、板状部６２の外側の面（図５では、板状部６２の右側の面）から本体部４８の開放側と反対方向（図５では、右側）に向かって突出している。モータ係合部６４は、円筒状であり、板状部６２の外周縁に沿って配置されている。モータ係合部６４の外周面の中心軸線と、筒状部４９の内周面の中心軸線とは一致している。
モータハウジング２５は、周壁部２６の内周面がモータ係合部６４の外周面に係合した状態で、制御ハウジング３０に取り付けられている。モータ係合部６４は、モータハウジング２５を制御ハウジング３０に取り付けるための取付部として機能している。制御ハウジング３０にモータハウジング２５が取り付けられた状態で、周壁部２６の内周面の中心軸線は、モータ係合部６４の外周面の中心軸線と一致している。

また、制御ハウジング３０にモータハウジング２５が取り付けられた状態で、モータハウジング２５の開口部は、制御ハウジング３０の仕切り壁５２によって概ね覆われている。すなわち、モータハウジング２５の内部と制御ハウジング３０の内部とは、仕切り壁５２によって仕切られている。モータハウジング２５の内部と制御ハウジング３０の内部とを仕切り壁５２によって仕切ることで、制御ハウジング３０の内部からモータハウジング２５の内部に埃などの異物が進入することを防止することができる。

また、制御基板４７を含むＥＣＵ１２は、制御ハウジング３０の収容室Ｓに収容されている。具体的には、制御基板４７が取付段部６５に取り付けられており、ＥＣＵ１２の一部である複数の電子部品１２ａが収容室Ｓ内に配置されている。
本実施形態では、矩形の制御基板４７が用いられている。制御基板４７には、複数の半導体スイッチング素子を含む駆動回路や、マイクロコンピュータを含む制御回路などが形成されている。制御基板４７が矩形であり、それに対応して収容室Ｓが断面矩形にされているので、当該制御基板４７を収容室Ｓにスペース効率良く配置することができる。すなわち、収容室Ｓを効率的に利用することができ、ひいては、制御ハウジング３０の小型化に寄与することができる。

なお、上記駆動回路と上記制御回路とは、それぞれ異なる基板に形成されていてもよい。具体的には、駆動回路が形成された回路基板としてのパワー基板と、制御回路が形成された制御基板とを設け、これらの基板を収容室Ｓ内に配置してもよい。パワー基板および制御基板は、ＥＣＵ１２の一部である。
次に、電動モータ１８について説明する。

図５を参照して、本実施形態では、電動モータ１８としてブラシレスモータが用いられている。電動モータ１８は、上記モータハウジング２５と、このモータハウジング２５内に収容されたロータ３５およびステータ３６を含む。
ロータ３５は、環状であり、その外周部には、複数の永久磁石３７が保持されている。ロータ３５の外周は、Ｎ極およびＳ極が交互に入れ替わる磁極となっている。ロータ３５には、回転軸３８が同軸的に固定されている。ロータ３５と回転軸３８とは同行回転可能である。

回転軸３８の一端は、モータハウジング２５から突出するとともに、仕切り壁５２の挿通孔６１および筒状部４９の内周を挿通している。回転軸３８は、一対の軸受３９ａ，３９ｂを介して制御ハウジング３０に回転可能に保持されている。軸受３９ａは筒状部４９の内周に保持されており、軸受３９ｂは板状部６２の挿通孔６１に保持されている。すなわち、筒状部４９の内周の空間が効率的に利用されている。ロータ３５は、一対の軸受３９ａ，３９ｂおよび回転軸３８を介して制御ハウジング３０に回転可能に保持されている。

図５および図６を参照して、ロータ３５の回転位置は、筒状部４９の内周に配置された回転位置検出装置４０によって検出される。回転位置検出装置４０は、筒状部４９の内周に保持されたホール素子４１と、回転軸３８の外周に保持された一対の永久磁石４２とを含む。一対の永久磁石４２は、回転軸３８の周方向に沿って配置されており、その外周面の磁極は互いに異なっている。また、各永久磁石４２は、電動モータ１８の軸方向Ｘ１に関する位置がホール素子４１と同じ位置で回転軸３８の外周に保持されている。図６に示すように、一対の永久磁石４２は、回転軸３８を挟んで対向する位置で当該回転軸３８に保持されている。ホール素子４１は、永久磁石４２の磁気を検出し信号を出力する。

回転位置検出装置４０は、回転軸３８の回転位置を検出することで、ロータ３５の回転位置を検出することができる。回転位置検出装置４０は、３６０度絶対角でロータ３５の回転位置を検出可能である。回転位置検出装置４０によって検出された検出値は、制御基板４７上に形成された上記制御回路に入力される。ホール素子４１と制御基板４７とは、ピン端子４６ｂによって接続されている。

なお、上述の説明では、回転位置検出装置４０がホール素子４１を一つ備えている場合について説明したが、回転位置検出装置４０は、ホール素子４１を複数個備えていてもよい。この場合、複数のホール素子４１は、筒状部４９の周方向に沿ってそれぞれ等間隔を隔てて配置されていることが好ましい。同様に、永久磁石３７は、一対に限らず複数対設けられていてもよい。この場合、複数の永久磁石３７は、回転軸３８の周方向に沿ってそれぞれ等間隔を隔てて配置されていることが好ましい。

ステータ３６は、環状のステータコア４３と、コイル４４とを含む。ステータ３６は、ロータ３５を取り囲んでいる。ステータコア４３は、その内周面がロータ３５の外周面と対向する位置で、モータハウジング２５の周壁部２６の内周に固定されている。ステータコア４３は、モータハウジング２５の周壁部２６に同軸的に保持されている。ステータコア４３は、環状のヨークと、このヨークの内周からその径方向内方に突出する複数のティースとを含む。コイル４４は、各ティースに巻回されている。

各ティースに巻回されたコイル４４は、環状のバスバー４５に接続されている。バスバー４５は、各ティースに巻回されたコイル４４に、図示しない電力供給源からの電力を配電するための配電部材である。すなわち、各ティースに巻回されたコイル４４には、ＥＣＵ１２（具体的には、上記駆動回路）およびバスバー４５を介して、図示しない電力供給源からの電力が供給されるようになっている。バスバー４５は、モータハウジング２５内に収容されている。

バスバー４５と制御基板４７とは、ピン端子４６ａを介して接続されている。ピン端子４６ａの一端は、仕切り壁５２に形成されたピン挿通孔６６を挿通しており、例えば溶接等によって直接制御基板４７に接続されている。
本実施形態では、ＥＣＵ１２が収容された制御ハウジング３０が電動モータ１８に隣接しているので、ワイヤーハーネスを用いずにピン端子４６ａを用いて、制御基板４７とバスバー４５とを電気的に接続することができる。すなわち、部品点数を削減することができる。また、制御基板４７とバスバー４５との距離が短いので、制御基板４７とバスバー４５との間での電気的損失を減少させることができる。これにより、上記電力供給源からの電力を、電動モータ１８に効率的に供給することができる。

続いて、ギヤハウジング２２の制御ハウジング取付部３１について説明する。
図５を参照して、制御ハウジング取付部３１は、連結部６８と、フランジ取付部６９とを含む。連結部６８には、連結筒６７を介して制御ハウジング３０の筒状部４９が熱伝導可能に連結されている。また、フランジ取付部６９には、制御ハウジング３０のフランジ５１が熱伝導可能に取り付けられている。連結筒６７は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導率の高い材料で形成されている。

連結筒６７は、環状の段部７０を介して連なる円筒状の小径部７１および大径部７２と、大径部７２の一端からその径方向外方に張り出したフランジ部７３とを含む。小径部７１の内径は、制御ハウジング３０の筒状部４９の外径とほぼ等しい大きさにされている。小径部７１の内周には、筒状部４９が嵌合している。小径部７１の内周面は、筒状部４９の外周面に接触している。

筒状部４９の外周面と小径部７１の内周面とが接触しているので、筒状部４９および連結筒６７の一方から他方に熱を伝達させることができる。また、小径部７１と筒状部４９との間は、小径部７１の内周に保持された例えばＯリング等の封止部材７４ａによって封止されている。
連結筒６７のフランジ部７３は、連結部６８に突き合わされている。フランジ部７３と連結部６８との間は、フランジ部７３に保持された封止部材７４ｂによって封止されている。フランジ部７３は、固定ボルト７５によって連結部６８に固定されている。

また、フランジ部７３の端面は、連結部６８の端面に接触している。フランジ部７３の端面と連結部６８の端面とが接触しているので、連結部６８および連結筒６７の一方から他方に熱を伝達させることができる。すなわち、制御ハウジング３０とギヤハウジング２２とは、連結筒６７を介して互いに熱をやり取りできるようになっている。
電動モータ１８の回転軸３８の先端は、連結筒６７の内方に達している。また、ウォーム２０の一端は、連結筒６７の内周に挿入されている。回転軸３８とウォーム２０とは、連結筒６７の内方において、動力伝達継手７６を介して動力伝達可能に連結されている。これにより、電動モータ１８の回転軸３８からウォーム２０にトルクを伝達できるようになっている。

また、小径部７１と筒状部４９との間、および、フランジ部７３と連結部６８との間が封止されているので、例えばウォーム２０に塗布されたグリース等の潤滑剤が、制御ハウジング３０の収容室Ｓ内に進入することが防止されている。
図２および図５を参照して、フランジ取付部６９の端面（図５では、右側の面）は、平面にされている。また、制御ハウジング取付部３１には、制御ハウジング３０に設けられた複数の取付部５４に対応する複数の取付部７７が設けられている。各取付部７７には、当該取付部７７をその厚み方向に貫通する位置決め孔７８が形成されている。各位置決め孔７８は、スリーブ５８が嵌合するスリーブ嵌合部７９と、固定ボルト５７の軸部と螺合する螺合部８０とを含む。各位置決め孔７８のスリーブ嵌合部７９の内径は、当該位置決め孔７８と対となる制御ハウジング３０の位置決め孔５５の内径とほぼ同じ大きさにされている。

図５を参照して、制御ハウジング３０のフランジ５１の端面は、フランジ取付部６９の端面に突き合わされている。フランジ５１の端面は、フランジ取付部６９の端面に接触している。フランジ５１の端面をフランジ取付部６９の端面に突き合わせることで、ギヤハウジング２２に対して制御ハウジング３０を、制御ハウジング３０の軸方向（図５では、電動モータ１８の軸方向Ｘ１と同一方向）に位置決めすることができる。

また、フランジ取付部６９の端面とフランジ５１の端面とが接触しているので、フランジ取付部６９およびフランジ５１を介して、制御ハウジング３０およびギヤハウジング２２の一方から他方に熱を伝達させることができる。すなわち、本実施形態では、制御ハウジング３０とギヤハウジング２２との間に、熱の伝達経路が少なくとも二つ（連結筒６７を介した経路と、フランジ取付部６９およびフランジ５１を介した経路）設けられている。

制御ハウジング３０は、スリーブ５８によって位置決めされた後、固定ボルト５７によってギヤハウジング２２に固定されている。スリーブ５８は、円筒状の中空軸である。スリーブ５８の軸長は、固定ボルト５７の軸部の軸長よりも短くされている。
具体的には、制御ハウジング取付部３１の位置決め孔７８と制御ハウジング３０の位置決め孔５５との位置がそれぞれ一致するように、制御ハウジング３０のフランジ５１がフランジ取付部６９に突き合わされた状態で、対となる位置決め孔５５および位置決め孔７８にスリーブ５８が嵌合されている。これにより、ギヤハウジング２２に対して制御ハウジング３０が、電動モータ１８の軸方向Ｘ１に直交する方向に位置決めされている。また、電動モータ１８の回転軸３８とウォーム２０とが精度良く芯合わせされ、電動モータ１８からウォーム２０へロスなく動力を伝達することができるようになっている。

一方、固定ボルト５７は、対となる位置決め孔５５および位置決め孔７８にスリーブ５８が嵌合した状態で、その軸部が各スリーブ５８の内周を挿通しており、対応する位置決め孔７８の螺合部８０と螺合している。これにより、ギヤハウジング２２に対して制御ハウジング３０が固定されている。
以上のように本実施形態では、ＥＣＵ１２を収容する制御ハウジング３０が電動モータ１８に対して、電動モータ１８の軸方向Ｘ１に隣接して配置されているので、制御ハウジングが電動モータの側方に配置された従来の構成に比べて、装置全体を電動モータ１８の径方向に小型化することができる。

また、ロータ３５の回転位置を検出する回転位置検出装置４０が筒状部４９の内周に配置されているので、筒状部４９の内周の空間が効率的に利用されている。
また、永久磁石４２の磁気を検出するための素子としてのホール素子４１、永久磁石４２等によって構成される回転位置検出装置４０は比較的小型であるので、当該回転位置検出装置４０を上記筒状部４９内に容易に配置することができる。

さらに、制御ハウジング３０とギヤハウジング２２との間での熱伝達経路が少なくとも二つ設けられているので、電動モータ１８やＥＣＵ１２などから発生する熱を、制御ハウジング３０からギヤハウジング２２に効率的に逃がすことができる。これにより、電動モータ１８やＥＣＵ１２などが異常高温に達することを防止でき、ひいては、電動モータ１８やＥＣＵ１２などの安定稼働を図ることができる。

また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に図示して、この点を主に説明する。他の構成については、説明を省略するが、上述の実施形態と同様であり、同一符号を付してある。
例えば、図７は、本発明の第１の変形例の制御ハウジング３０の斜視図であり、制御ハウジング３０とモータハウジング２５とが連結され、且つギヤハウジング２２および制御基板が取り外された状態が図示されている。

図７を参照して、第１の変形例のピン挿通孔６６は、シール部材８１により封止されている。すなわち、ピン端子４６ａが、バスバー４５（図５参照）を収容室Ｓ内に収容された制御基板４７に接続するためにバスバー４５から延びている。このピン端子４６ａと、ピン挿通孔６６の内周６６ａとの間を封止するシール部材８１を備えるようにしてもよい。シール部材８１によって、埃などの異物が制御ハウジング３０の内部およびモータハウジング２５の内部の一方から他方へピン挿通孔６６を通じて進入することを防止することができる。

図８は、シール部材８１の断面図である。図７および図８を参照して、シール部材８１は、複数のピン端子４６ａを貫通させる複数の貫通孔８１ａを有している。複数の貫通孔８１ａは、モータハウジング２５から制御ハウジング３０内に導出される全ピン端子４６ａの一つずつごとに、互いに独立して設けられている。なお、図７には、一部のピン端子４６ａのみを図示している。

また、シール部材８１は、ゴム等の弾性部材により形成されている。シール部材８１は、ピン挿通孔６６を覆う板状の主体部８１ｂと、貫通孔８１ａを形成する複数の筒部８１ｃとを有している。主体部８１ｂと複数の筒部８１ｃとが、単一部材により一体に形成されている。主体部８１ｂの外側縁部が、ピン挿通孔６６の縁部の内周６６ａに密着状態で固定されている。筒部８１ｃは、主体部８１ｂから収容室Ｓ内に向けて突出している。筒部８１ｃは、延設端８１ｄに向かうにしたがって、薄肉になるように形成されている。筒部８１ｃの内周面は、延設端８１ｄに向かうにしたがって、徐々に縮径されている。

筒部８１ｃが突出する方向（ピン端子４６ａが延びる方向に相当する。）と直交する方向に関して、貫通孔８１ａは、主体部８１ｂ寄りの部分において、ピン端子４６ａよりも大きくされ、ピン端子４６ａを通し易くされている。また、貫通孔８１ａは、延設端８１ｄにおいて、ピン端子４６ａよりも小さくされている。これにより、確実にシール部材８１とピン端子４６ａとが接触できるようになっている。

筒部８１ｃの延設端８１ｄの縁部は、シールリップとして機能する。すなわち、ピン端子４６ａが、モータハウジング２５の内部側から収容室Ｓの内部へ向けて挿通するときに、シール部材８１の筒部８１ｃの延設端８１ｄの縁部が、ピン端子４６ａに弾力的に押圧状態で接触するようになっている。ピン端子４６ａが貫通孔８１ａを挿通するときに、シール部材８１の筒部８１ｃの延設端８１ｄの縁部が、ピン端子４６ａに自律的に密着でき、ピン端子４６ａとピン挿通孔６６との間を常に封止できるようになっている。

図９は、本発明の第２の変形例の操舵補助機構の要部の断面図である。図９を参照して、本実施形態では、回転位置検出装置４０Ａが、上述の回転位置検出装置４０に代えて用いられている。回転位置検出装置４０Ａは、上述の回転位置検出装置４０とは以下の点で異なり、他の構成については同じとされている。
図１０Ａ、図１０Ｂは、図９の回転位置検出装置４０Ａの正面図であり、ロータ８４および回転軸３８が断面表示されている。図９，図１０Ａ，図１０Ｂを参照して、回転位置検出装置４０Ａは、ステータ８３と、ロータ８４とを有している。ステータ８３は、筒状部４９の内周４９ａに取り付けられており、固定ねじ８５によるねじ止めにより固定されている。ロータ８４は、回転軸３８に互いに同行回転できるように、回転軸３８に固定されている。ステータ８３は、固定ねじ８５を緩めた状態で、筒状部４９の端部４９ｂ側からの操作で筒状部４９の周方向Ｔ（以下、単に周方向Ｔともいう。）に位置調節できるようにされており、ねじ止めすることにより、位置調節された状態で固定できるようになっている。

このように、本実施形態では、回転位置検出装置４０Ａは、筒状部４９の内周４９ａに筒状部４９の端部４９ｂ側からの操作で筒状部４９の周方向Ｔに位置調節可能に保持されたステータ８３と、電動モータ１８の回転軸３８の外周３８ａに同行回転可能に保持されたロータ８４とを含む場合がある。この場合、電動モータ１８の組立後であっても、制御ハウジング３０の筒状部４９の端部４９ｂ側からの操作で、ステータ８３を位置調節することができる。

また、本実施形態では、ステータ８３は、収容室Ｓ側にある筒状部４９の軸方向開放側端部４９ｂに、収容室Ｓ内に臨んで配置されている。これにより、ステータ８３を容易に位置調節できる。
ステータ８３は、筒状のステータ本体８６と、このステータ本体８６の軸方向端部８６ａから径方向外方に延設されている複数、例えば、２つの取付フランジ８７とを有している。

ステータ本体８６は、筒状部４９内に遊嵌状態で嵌合されている。筒状部４９へのステータ８３の固定を解除した状態で、ステータ８３を、筒状部４９の中心軸線の周りに、筒状部４９に対して相対回動させることができる。これにより、ステータ８３の回転位置を調節することができる。
取付フランジ８７には、固定ねじ８５が挿通される挿通孔９０が形成されている。筒状部４９の端面には、ねじ孔９２が形成されている。ねじ孔９２と挿通孔９０とが連通するように配置されている。固定ねじ８５が、取付フランジ８７の挿通孔９０に挿通され、固定ねじ８５の雄ねじが、筒状部４９のねじ孔９２にねじ込まれている。ステータ８３の回転位置を異ならせても、固定ねじ８５によりステータ８３を固定できるようにされている。

このように、本実施形態では、回転位置検出手段のステータ８３は、筒状部４９内に嵌合される筒状のステータ本体８６と、このステータ本体８６の端部８６ａから径方向外方に延設され筒状部４９の端面に筒状部４９の周方向Ｔに位置調節可能に取り付けられた取付フランジ８７とを有している。この場合、制御ハウジング３０の内部となる筒状部４９の端部４９ｂ側から、取付フランジ８７を周方向Ｔに移動することにより、ステータ８３を周方向Ｔに容易に位置調節することができる。従って、例えば、電動モータ１８が組み立てられた状態、すなわち、モータハウジング２５と制御ハウジング３０とが互いに連結された状態で、ステータ８３を位置調節できる。

取付フランジ８７の挿通孔９０は長孔からなる。長孔は、周方向Ｔに延びており、固定ねじ８５の固定位置を周方向Ｔに調節することができる。また、固定ねじ８５を緩めた状態で長孔を挿通させておき、この状態で、ステータ本体８６を回動させることにより、固定ねじ８５を長孔に沿わせて、ステータ８３の位置調節をガイドすることができる。また、長孔の長手方向の端部と固定ねじ８５とを当接させることで、ステータ８３の位置調節範囲を規制することができる。

例えば、図１０Ａには、ステータ８３が、当該ステータ８３の位置調節範囲の一方の端部に位置調節された状態が示されている。また、図１０Ｂには、ステータ８３が、当該ステータ８３の位置調節範囲の他方の端部に位置調節された状態が示されている。
このように、本実施形態では、上記取付フランジ８７にステータ本体８６の周方向Ｔに延びる長孔（挿通孔９０が相当する。）が形成されている。この長孔に挿通された固定ねじ８５が上記筒状部４９の端面のねじ孔９２にねじ込まれている。これにより、固定ねじ８５を緩めた状態で、取付フランジ８７を周方向Ｔに位置調節できる。また、固定ねじ８５を締め付けた状態で、位置調節されたステータ８３を筒状部４９に固定できる。また、制御ハウジング３０の筒状部４９を、ステータ８３の取り付け用に兼用できるので、部品点数を削減でき、電動パワーステアリング装置の製造コストを低減できる。

また、ロータ８４は、環状をなしている。ロータ８４は、一対の永久磁石４２と、永久磁石４２を保持し回転軸３８に固定される保持部材８８とを有している。保持部材８８が、回転軸３８における所定位置に固定されている。
ステータ本体８６は、検出部としてのホール素子４１と、このホール素子４１を内部に保持する保持部材８９とを有している。ホール素子４１が、ロータ８４の永久磁石４２に近接して径方向に対向したときに、ホール素子４１は、所定の信号を出力するようになっている。保持部材８９は、ステータ本体８６の外形を形成しており、取付フランジ８７と単一部材により一体に形成されている。

また、ブラシレスモータでは、ステータ３６（図５参照）の励磁タイミングの制御を、ステータ３６に対するロータ３５の永久磁石の磁極の位置に応じてなす必要がある。このために、本実施形態では、回転位置検出装置４０Ａのロータ８４の永久磁石４２と電動モータ１８のロータ３５の永久磁石の所定の磁極とを位置合わせし、且つ回転位置検出装置４０Ａのステータ８３のホール素子４１と電動モータ１８のステータ３６の所定のコイルとを位置合わせしている。そして、電動モータ１８のステータ３６の所定のコイルとロータ３５の所定の磁極とが、予め定める位置関係を満たすときに、回転位置検出装置４０Ａが所定の出力信号を出力するようにされている。

上述のように、電動モータ１８が組み立てられた状態で、ステータ８３を位置調節できるので、回転位置検出装置４０Ａと電動モータ１８とを互いに正確に位置調節できる。従って、回転位置検出装置４０Ａを電動モータ１８の通電制御用に用いる場合に、回転位置検出装置４０Ａと電動モータ１８との位置ずれに起因した電動モータ１８の出力トルクの低下を防止することができる。

複数の取付フランジ８７は、互いに同じ形状に形成されており、周方向Ｔに関して、互いに離隔して設けられている。取付フランジ８７は、筒状部４９の端面に当接している。複数の取付フランジ８７は、周方向Ｔに不均等に配置されている。これにより、周方向Ｔに関して、ステータ８３を筒状部４９に概ね位置調節した状態で取り付けることができる。従って、ステータ８３を位置調節するときに、微調整する程度ですむ。

また、第２の変形例では、制御ハウジング３０の筒状部４９の内部における、回転位置検出装置４０Ａと、軸受３９ａ，３９ｂとの配置が、図５に示した配置と異なっている。また、第２の変形例では、各軸受３９ａ，３９ｂは、密封軸受としてのシールド軸受からなる。また、上述の連結筒６７が廃止されている。
なお、第２の変形例において、上述の連結筒６７が設けられてもよい。連結筒６７が設けられる場合には、各軸受３９ａ，３９ｂは、開放軸受であってもよい。

また、各軸受３９ａ，３９ｂは、具体的には、転動体の軸方向Ｘ１の両側において、内輪と外輪の間を封止する金属板からなるシールド板９４を有している。図９では、模式的に示してあるが、シールド板９４は、その一端が内輪または外輪の何れか一方に固定され、他端が他方に近接する。なお、密封軸受としては、シール軸受であってもよい。このシール軸受は、シールド軸受のシールド板９４に代えて、内輪と外輪の間を密封するシール部材を備えている。そのシール部材は、その一端が内輪または外輪の何れか一方に固定され、また、他端には、他方に摺接するリップが設けられている。

なお、上述の各実施形態において、回転位置検出装置としては、レゾルバを用いてもよい。このレゾルバのステータとロータとに、回転位置検出装置４０Ａのステータ８３とロータ８４との特徴的な構成を適用することもできる。
また、この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、いわゆるコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明が適用された例について説明したが、これに限らず、いわゆるピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置や、いわゆるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に、本発明を適用してもよい。

また、上述の実施形態では、本発明が、電動モータの出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置に適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。

永久磁石４２の磁気を検出するための素子として、ホール効果を利用した上記ホール素子４１の他に、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子（図示せず）を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、電動モータ１８として、ブラシレスモータを用いる例について説明したが、これに限らず、ブラシレスモータ以外のモータを、電動モータ１８として用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 操舵補助機構の図解的な外観図である。 モータハウジングの底面側から見た操舵補助機構の図解的な外観図である。 制御ハウジングの外観図である。 電動モータの軸方向に沿う操舵補助機構の図解的な断面図である。 図５に示すＶＩ- ＶＩ線に沿う操舵補助機構の一部の断面図である。 本発明の第１の変形例の制御ハウジングの斜視図であり、制御ハウジングとモータハウジングとが連結され、且つ伝達ハウジングおよび制御基板が取り外された状態が図示されている。 図７のシール部材の断面図である。 本発明の第２の変形例の操舵補助機構の要部の断面図である。 図９の回転位置検出装置の正面図であり、部分的に断面表示されており、図１０Ａには、ステータが位置調節範囲の一方の端部に位置調節された状態が示され、図１０Ｂには、ステータが位置調節範囲の他方の端部に位置調節された状態が示されている。

符号の説明

１・・・電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、４・・・転舵機構、１２・・・ＥＣＵ（制御装置）、１８・・・電動モータ、１９・・・減速機構（伝動装置）、２０・・・ウォーム（入力軸）、２２・・・ギヤハウジング（伝動ハウジング）、２５・・・モータハウジング、２９・・・取付段部（取付部）、３０・・・制御ハウジング、３８・・・回転軸、３８ａ・・・（電動モータの回転軸の）外周、３９ａ・・・軸受、４０，４０Ａ・・・回転位置検出装置（回転位置検出手段）、４１・・・ホール素子（永久磁石の磁気を検出するための素子）、４２・・・永久磁石、４５・・・バスバー、４６ａ・・・ピン端子、４７・・・制御基板（回路基板）、４８・・・本体部、４９・・・筒状部、４９ａ・・・（筒状部の）内周、４９ｂ・・・（筒状部の）端部、５０・・・外周壁、５２・・・仕切り壁、６４・・・モータ係合部（取付部）、６６・・・ピン挿通孔、６６ａ・・・（ピン挿通孔の）内周、６７・・・連結筒、８１・・・シール部材、８３・・・（回転位置検出装置の）ステータ、８４・・・（回転位置検出装置の）ロータ、Ｓ・・・収容室、Ｔ・・・（筒状部の）周方向、Ｘ１・・・軸方向

Claims (9)

1. 電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   上記電動モータの筒状のモータハウジングとはモータハウジングの軸方向に隣接して一体に連結され、上記制御装置を収容した制御ハウジングとを備え、
   この制御ハウジングは、電動モータへの取付部を含む本体部と、電動モータの回転軸が挿通された筒状部とを有し、
   本体部および筒状部が単一の部材で一体に形成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記制御ハウジングの本体部は、モータハウジングの内部と制御ハウジングの内部とを仕切る仕切り壁と、この仕切り壁から延設され上記筒状部の周囲を取り囲む外周壁とを含み、
   上記筒状部と外周壁との間に、制御装置の収容室が区画されていることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記電動モータの回転軸により駆動される入力軸を有し、電動モータの動力を転舵機構に伝動する伝動装置と、この伝動装置を収容する伝動ハウジングと、伝動装置の入力軸が挿入された連結筒とを備え、
   制御ハウジングの上記筒状部と伝動ハウジングとが、上記連結筒を介して熱伝導可能に連結され、制御ハウジングの上記外周壁と伝動ハウジングとが熱伝導可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項２または３において、上記モータハウジング内に収容されたバスバーを備え、
   このバスバーから延びるピン端子が、上記仕切り壁を挿通するピン挿通孔を通して、制御ハウジング内に配置された回路基板に直接接続されていることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項２または３において、上記モータハウジング内に収容されたバスバーと、このバスバーを収容室内に収容された回路基板に接続するためにバスバーから延びるピン端子と、上記仕切り壁に設けられ、ピン端子が挿通されたピン挿通孔と、ピン挿通孔の内周とピン端子との間を封止するシール部材とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項において、上記筒状部内に、電動モータの回転軸の回転位置を検出する回転位置検出手段が配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
7. 請求項６において、上記回転位置検出手段は、筒状部の内周に筒状部の端部側からの操作で筒状部の周方向に位置調節可能に保持されたステータと、電動モータの回転軸の外周に同行回転可能に保持されたロータとを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
8. 請求項６または７において、上記回転位置検出手段は、回転軸の外周に保持された永久磁石と、筒状部の内周に保持され永久磁石の磁気を検出するための素子とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項において、上記筒状部の内周に保持された軸受によって、回転軸が回転可能に支持されていることを特徴とする車両用操舵装置。

Images