JP2008290675A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータとコントローラとを接続するときの組み付け性を向上させること。
【解決手段】電動モータ（１２）と、コントローラ（３４）とを固定する固定台（１６）と、端部（３０）が突出する形で前記固定台（１６）に配設され、当該端部（３０）において前記コントローラ（34）と接合されることで、前記電動モータ（１２）と前記コントローラ（３４）とを電気的に接続するバスバー（２２）と、を備え、このバスバー（２２）は、少なくとも端部（３０）が導電性の薄板（３０、３１、３３）を複数重ねた構造を有している電動パワーステアリング装置を構成する。
【選択図】図１

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に係り、特に、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと電動モータの駆動を制御するコントローラとの接続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（ＥＰＳ）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、この電動モータの駆動を制御するコントローラとを備え、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操舵補助トルクとなり、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。

ここで、電動パワーステアリング装置における電動モータとコントローラとの接続構成に関し、電動モータとコントローラとを一体化したものが提案されている（特許文献１参照）。

この従来技術においては、電動モータとコントローラとを固定台を用いて取り付ける構成を採用している。固定台には電動モータの各モータコイルに駆動電流を伝達するためのバスバーが配設されている。このバスバーは固定台から突出した端部を有し、この端部がコントローラのパワーライン用バスバーにねじで接合される構成となっている。
国際公開第２００７／０２６８９４号パンフレット

しかしながら、固定台とバスバーとは別部品であり、固定台に取り付けられたコントローラと固定台から突出したバスバーとを接合する際、コントローラおよびバスバーの各々の接合部の位置に誤差（空間的な隙間）が生じやすい。そして、大きな誤差が生じている状態で、バスバーの端部をねじによりコントローラに無理に固定すると、バスバー、ねじおよびバスバーを支持する周辺部品に過大な力がかかり、これらの部品を破損してしまう可能性がある。したがって、上記各々の接合部の位置の誤差を小さくするよう寸法及び組みつけ管理を行う必要があるが、この場合バスバーとコントローラの組み付け性が低下する。

そこで、本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、バスバーとコントローラとを接続するときの組み付け性を向上させることにある。

前記目的を達成するために、本発明は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、前記電動モータの駆動を制御するコントローラと、
前記電動モータと前記コントローラとを固定する固定台と、端部が突出する形で前記固定台に配設され、当該端部において前記コントローラと接合されることで、前記電動モータと前記コントローラとを電気的に接続するバスバーと、を備え、前記バスバーは、少なくとも前記端部が導電性の薄板を複数重ねた構造を有している電動パワーステアリング装置を構成したものである。

上記構成によれば、バスバーは、端部が複数の導電性の薄板を重ねた構造であるので、同じ断面積を有する一枚の板に比べて曲げ剛性が小さく、変形がしやすくなる。すなわち、バスバーとコントローラとの接合に際し、バスバーおよびコントローラ各々の接合部の位置に誤差（空間的な隙間）が生じていたとしても、バスバー端部の変形によりこの誤差を吸収することができる。これにより、コントローラから電動モータに駆動電流を流すために必要な断面積をバスバー全体として保ちつつも、バスバーとコントローラとの接合に際し、各々の接合部の取り付け位置の誤差の許容範囲を大きくすることができる。

また、前記バスバーの端部は、前記複数の薄板の積層方向に孔が穿かれたねじ孔を有し、当該ねじ孔に挿通されたねじで前記コントローラに接合されるように構成することもできる。

上記構成によれば、ねじ孔は、複数の薄板の積層方向に形成されているので、ねじ孔方向の剛性が小さくなり変形させやすい。これにより、バスバー端部とコントローラとをねじ止めする際に、各々の接合部のねじによる取り付け位置の誤差の許容範囲を大きくすることができる。

また、前記バスバーの端部は、前記ねじ孔と前記固定台との間に形成された折り曲げ部をさらに有しているように構成することもできる。

上記構成によれば、ねじ孔が変形しやすいことによりバスバー端部の薄板の積層方向の振動が大きくなったとしても、振動に応じて折曲部が変形することで、振動に伴うストレスを当該折り曲げ部で緩和することができる。

また、前記バスバーの端部は、前記コントローラに配設された端子台を介して、当該コントローラに接合されるよう構成することもできる。

上記構成によれば、端子台を介してコントローラとバスバーを接合する際に、端子台およびバスバーの各々の接合部に位置の誤差（空間的な隙間）が生じても、バスバー端部の変形によりこの誤差を小さくし、各々の接合部の取り付け位置の誤差の許容範囲を大きくすることができる。

また、前記電動モータは、複数のモータコイルを有し、各々のモータコイルは、前記固定台に配設された複数のバスバーの各々と連結しているように構成することもできる。

上記構成によれば、複数のバスバーが存在する場合であっても、各バスバー端部はそれぞれ変形しやすくなっているので、バスバー端部とコントローラとの各々の接合部の取り付け位置の誤差の許容範囲を大きくすることができる。

本発明によれば、バスバーとコントローラとの接合に際し、コントローラから電動モータに駆動電流を流すために必要な断面積をバスバー全体として保ちつつも、各々の接合部の取り付け位置の誤差の許容範囲を大きくすることができ、バスバーとコントローラとを接続するときの組み付け性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて以下の順番で説明する。
１．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体構成：
２．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置のバスバーの構成：
３．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の取り付け工程：
４．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の変形例：
なお、各図面において、同一の部品には、同一の符号を付している。

１．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体構成：
以下、本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の全体構成について、図１から図９を用いて説明する。

はじめに、本実施例に係る電動パワーステアリング装置の概略を図１を用いて示す。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の側面図である。図１において、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置１０は、筐体２６および固定台１６を有する電動モータ１２、固定台１６の側面から端部３０が突出する形で配設されたバスバー２２、筐体３４を有するコントローラ（ＥＣＵ）１４、筐体３４の底部に配設された端子台４０およびバスバー２２の端部３０を覆う保護カバー３８を備えている。固定台１６は、本実施例においては、電動モータ１２の構成部品、例えば、モータフランジまたはモータケースを延長して、電動モータ１２の構成部品の一つとして形成されている。コントローラ１４の筐体３４の底部は、固定台１６の上面にねじ５８で接合されている。また、バスバー２２は、薄板金属板を３層積層した構造を有しており、バスバー２２の端部３０が端子台４０を介してねじ６０でコントローラ１４と接合されている。バスバー２２は、コントローラ１４と電動モータ１２とを電気的に接続しており、コントローラ１４からのモータ駆動電流が電動モータ１２に伝達されるようになっている。

電動モータ１２の構成部品にて形成された固定台１６に、コントローラ１４を固定するようにしたため、電動モータ１２とコントローラ１４をギアボックス（図示せず）に取り付ける前に、固定台１６に取り付けることができ、電動モータ１２、コントローラ１４をギアボックス（図示せず）に取り付けるための組み付け作業の効率を高めることができる。また、ギアボックス（図示せず）への装着後もコントローラ１４を単体で脱着することができる。

また、電動モータ１２とコントローラ１４とを固定台１６に固定して一体化するようにしたため、ハーネスを用いることなく、電動モータ１２とコントローラ１４とを電気的に接続することができ、電気ノイズの低減に寄与することができる。

次に、電動モータ１２、固定台１６の構成について図２および図３を用いて説明する。図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置から保護カバーを外した状態の底面図、図３は、電動モータ、固定台およびバスバーの斜視図である。

電動モータ１２は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与えるモータとして、例えば、三相ブラシレスモータで構成されており、円筒状に形成されて固定台１６に固定された筐体２６内に出力軸２８が回転自在に挿入されている。この出力軸２８は、ステアリング系としてのステアリング機構（図示せず）に連結されるようになっている。筐体２６には、磁極を構成する永久磁石が固定された回転子（図示せず）や、回転子の周囲に配置されて筐体２６に固定された固定子（図示せず）などが収納されている。固定子は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相で構成されたモータコイル（電機子巻線）を備えており、各モータコイルは３本のバスバー２２に電気的に接続されている。

固定台１６は、ギアボックス（図示せず）に電動モータ１２を固定するためのねじ孔１８が２個形成されているとともに、コントローラ１４を固定するためのねじ孔２０が３個形成されている。また、固定台１６の上面には、３本のバスバー２２を配設するための溝２４が形成されており、溝２４内には絶縁性樹脂２５が充填され、各バスバー２２が絶縁性樹脂２５で覆われているとともに、各バスバー２２間が絶縁性樹脂２５で絶縁されている。各バスバー２２の端部３０には、各々同じ方向（本実施例においては、端部３０の突出方向）に長手方向を有するねじ孔３２（接合部）が形成されている。この３本のバスバー２２の構成については「２．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置のバスバーの構成」において詳述する。

本実施例における固定台１６は、電動モータ１２やコントローラ１４から発生する熱を放熱する放熱部として機能するため、放熱性を高めることができる。なお、電動モータ１２の筐体２６と固定台１６との接触面およびコントローラ１４の筐体３４と固定台１６との接触面にグリースを塗布することで、より放熱性を高めることができる。

次に、コントローラ１４および端子台４０の構成について図４から図７を用いて説明する。図４は、コントローラおよび端子台の斜視図、図５は、端子台の正面斜視図、図６は、端子台の内部構成図、図７は、ナットが取り付けられた状態を示す端子台の内部構成図である。

コントローラ１４は、ほぼ直方体形状に形成された筐体３４を備えており、筐体３４の底部には、筐体３４を固定台１６に固定するためのねじ孔３６が３個形成されているとともに、保護カバー３８を筐体３４に固定するためのねじ孔３９が２個形成され、ねじ孔３９とねじ孔３９との間に端子台４０が固定されている。

この筐体３４内には、操舵力を検出するトルクセンサ（図示せず）からの信号や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、モータ駆動電流を生成する駆動回路（図示せず）などが収納されている。この駆動回路は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のパワーライン用バスバー（図示せず）を介して端子台４０にモータ駆動電流を出力するようになっており、各パワーライン用バスバーは端子台４０の各ねじ孔４２に電気的に接続されている。また、筐体３４は、金属製の材料を用いて構成されているが、端子台４０が筐体３４の底部から突出された状態で配設されているため、筐体３４を固定台１６上にねじで固定しても、筐体３４が各バスバー２２と接触してショートするのを防止できるようになっている。

端子台４０は、図５〜図７に示すように、平板状に形成された端子保持台４１と、端子保持台４１に形成された複数の絶縁性隔壁４３と、各絶縁性隔壁間に配置された金属製端子４５を備えており、各金属製端子４５には、各バスバー２２のねじ孔３２に対応して、ねじ孔４２（接合部）が形成され、各ねじ孔４２の裏面側にはナットが配置されている。各ねじ孔４２は、その長手方向がバスバー２２のねじ孔３２の長手方向と直交するように形成されている。

次に、保護カバー３８の構成について図８および図９を用いて説明する。図８は、保護カバーの斜視図、図９は、保護カバーの要部断面図である。

保護カバー３８は、各バスバー２２の端部３０を覆う形状に形成された突部４４と、突部４４の両側に配置された平板状の固定部４６、４８とが一体となって形成されており、固定部４６、４８にはそれぞれねじ孔５０が形成されている。保護カバー３８は、図９に示すように、主として導電体（たとえば金属）５２を用いて構成されており、導電体５２の表面および裏面には絶縁体（絶縁物）５４がコーティングまたはモールドされている。ただし、ねじ孔５０の周囲には、筐体３４と保護カバー３８とをねじを用いて電気的に接続するために、リング状の接続部５６が形成されており、接続部５６は、絶縁体５４がコーティングまたはモールドされない領域になっている。

各バスバー２２が保護カバー３８で覆われ、保護カバー３８が筐体３４と電気的に接続されているため、コントローラ１４から電動モータ１２にモータ駆動電流を伝送する際に、外部からのノイズを遮断したり、外部への放射ノイズを遮断したりすることができ、シールド性を向上させることができる。また、他の部品と各バスバー２２および端子等との接触によるショートを防止できるとともに、各バスバー２２等にごみ等の異物が付着するのを防止できる。

２．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置のバスバーの構成：
バスバー２２の構成について、図１０から図１２を用いて詳述する。図１０は、固定台とバスバーの上面斜視図、図１１は、固定台とバスバーの側面斜視図、図１２は、バスバーの側面図である。

図１０および図１１に示すように、３本のバスバー２２が、それぞれの端部３０が固定台１６の側面から突出して、略同一平面状に配置されるように形成されている。端部３０の断面は、矩形状であり、コントローラ１４から出力された駆動電流を電動モータ１２に伝達するために必要な大きさの断面積を有している。バスバー２２の端部３０以外の部分は、絶縁性樹脂２５で覆われ、固定台１６内部で固定されている（図示せず）。端部３０の先端部分にはねじ孔３２（接合部）が形成されている。

ここで、本実施例におけるバスバー２２は、大きく次の３つの特徴がある。第一に、バスバー２２は、３枚の同形状金属薄板３１、３３および３５が順に積層した構造（以下、金属薄板３１、３３および３５が積層される方向を「積層方向」という）となっている。このように構成することにより、バスバー２２の端部３０の積層方向の剛性が、バスバー２２を、同じ断面積をもつ同材料の金属板一枚で構成する場合に比べて小さくなる。すなわち、バスバー２２は、コントローラ１４から出力された駆動電流を電動モータ１２に伝達するために必要な断面積を有しつつも、積層方向への変形が格段に容易な構造となっている。そのため、バスバー２２は、図１２の矢印Ａに示すように、積層方向に対して上下に力が作用しても簡単に変形することができる。

第二に、図１０、図１１に示すように、バスバー２２のねじ孔３２は、積層方向に孔が穿かれている。そのため、ねじの締付け方向と積層方向すなわちバスバー２２の変形が容易な方向が略一致し、ねじの締付けに際し、バスバー２２を変形させやすくなっている。

第三に、図１０から図１２に示すように、バスバー２２には、ねじ孔３２と端部３０の根元部分（固定台１６からバスバー２２が突出する部分）との間に、積層方向にＵ字状に折り曲げられた折曲部が形成されている。折り曲げ構造とすることで、ねじ孔３２が積層方向に変形させやすいことにより積層方向に振動が生じやすくなったとしても、振動に応じて折曲部が変形し、振動に伴うストレスが端部３０の根元部分から絶縁性樹脂２５に集中するのが緩和される。これにより、バスバー２２そのもの、あるいは絶縁性樹脂２５が破壊するのを防止することができる。

バスバー２２が上記第一の特徴を有することにより、そして上記第一の特徴に加えて上記第二および／または第三の特徴を有することによりさらに、次のような効果がある。

すなわち、バスバー２２をコントローラ１４に端子台４０を介してねじで接合する際に、バスバー２２のねじ孔３２（接合部）と、端子台４０のねじ孔４２（接合部）との間の空間的な隙間（以下、「位置関係誤差」という）の許容値を大きくすることができる。より具体的には、双方の接合部に位置関係誤差が生じたとしても、バスバー２２が積層方向（本実施例の場合はねじの挿入方向）に変形しやすくなっているため、接合の際に、当該誤差をバスバー２２の変形で吸収することができる。そして、接合後もバスバー２２、ねじ６０および周辺部材（絶縁性樹脂２５、端子台４０等）に過度な力がかからないために、これら部材の破損を防止でき、ひいては電動パワーステアリング装置１０全体の信頼性が向上する。本実施例のようにバスバー２２が複数存在する場合は、各々のバスバー２２のねじ孔３２と端子台４０のねじ孔４２との隙間がばらばらの大きさになりやすく、位置関係誤差の許容値が大きくなることによるメリットはさらに大きい。

なお、位置関係誤差は、様々な理由で生じる。たとえば、バスバー２２は、固定台１６とは別部品であるので、バスバー２２の取り付け位置が、固定台１６に対してばらつくことがある。また、端子台４０は、コントローラ３４とは別部品であるため、端子台４０の取り付け位置も、コントローラ３４に対してばらつくことがある。さらには、電動パワーステアリング装置１０を構成する個々の部品自体の寸法誤差もある。

これに対し、本実施例においては、上記のようにバスバー２２の位置関係誤差の許容値が大きくなるので、また電動パワーステアリング装置１０の各構成部材の位置寸法管理がより容易になり、バスバー２２とコントローラ１４との接続の組み付け性が向上する。

３．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の取り付け工程：
電動パワーステアリング装置１０の取り付け工程を図１３および図１４にしたがって説明する。図１３は、電動パワー制御装置の取り付け工程を説明するための取り付け工程図であり、図１４は、保護カバーを筐体に取り付けたときの状態を示す要部断面図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、電動モータ１２の構成部品にて形成された固定台１６上に電動モータ１２の筐体２６を配置するとともに、溝２４内に各バスバー２２を配設し、筐体２６を固定台１６にねじで固定する。このあと、電動モータ１２の筐体２６に隣接して、コントローラ１４を固定台１６上に配置する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、固定台１６のねじ孔２０にねじ５８を挿入し、ねじ５８を用いて筐体１４を固定台１６上に固定する。これにより、各バスバー２２は端子台４０と相対向して配置される。また、筐体２６が固定台１６とねじ５８を介して筐体１４に連結され、電動モータ１２で発生するコモンノイズをコントローラ１４の筐体３４にフィードバックすることで、コモンノイズを抑えることができる。

次に、各バスバー２２のねじ孔３２内にそれぞれねじ６０を挿入すると、各ねじ６０の先端側が端子台４０のねじ孔４２内に挿入され、各パワーライン用バスバーに連結される。すなわち、各バスバー２２はねじ６０を介して各パワーライン用バスバーに電気的に接続される。

この後、図１３（ｃ）に示すように、保護カバー３８を筐体３４の底部側に配置し、保護カバー３８で各バスバー２２の端部３０を覆い、固定部４６、４８をそれぞれ筐体１４の底部に装着した状態で、固定部４６、４８のねじ孔５０内にそれぞれねじ６２を挿入し、ねじ６２をねじ孔３９内に挿入すると、ねじ６２の締結により、保護カバー３８が筐体３４の底部に固定される。この際、図１４に示すように、ねじ６２はリング状の接続部５６に接触した状態で筐体３４に締結されるため、保護カバー３８の導電体５２と筐体３４とをねじ６２を介して電気的に接続することができる。これにより、外部からのノイズを遮断したり、外部への放射ノイズを遮断したりすることができ、シールド性を向上させることができる。また、他の部品と各バスバー２２および端子等との接触によるショートを防止できるとともに、各バスバー２２等にごみ等の異物が付着するのを防止できる。

４．本発明の実施例に係る電動パワーステアリング装置の変形例：
以上、本発明の実施例を示したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な態様での実施が可能である。たとえば、以下のような変形例が可能である。

上記実施例では、バスバー２２が３枚の同形状金属薄板３１、３３および３５が順に積層した構造を有している。しかし、バスバー２２は、固定台１６から突出する端部３０が導電性材料を有する複数の薄板で構成されていればよい。例えば、積層させる薄板の枚数を変化させてバスバー２２を構成したり、それぞれ断面形状が異なる薄板を積層させてバスバー２２を構成してもよい。このように構成することで、バスバー２２の断面積を変えずに（すなわち、コントローラ１４から出力された駆動電流をモータ１２に伝達するために必要な大きさの断面積を有しながら）、バスバー２２の剛性を所望の方向、大きさに調整することができる。

また、上記実施例では、コントローラ１４とバスバー２２とを、コントローラ１４に別部品として形成された端子台４０を介してねじで接合する構成を示したが、端子台４０は、コントローラ１４の例えば筐体３４の一部として構成されていてもよいし、端子台４０を介さずバスバー２２をコントローラ１４に直接接合するようにしてもよい。

また、上記実施例では、固定台１６は、電動モータ１２の構成部品の一部として形成される構成を示したが、それぞれを異なる別部品として構成することもできる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の側面図。 図１に示す電動パワーステアリング装置から保護カバーを取り外した状態の底面図。 電動モータと固定台の斜視図。 コントローラの斜視図。 端子台の正面斜視図。 端子台の内部構成図。 ナットが取り付けられた状態を示す端子台の内部構成図。 保護カバーの斜視図である。 保護カバーの要部断面図である。 固定台とバスバーの上面斜視図。 固定台とバスバーの側面斜視図。 バスバーの側面図。 電動パワー制御装置の取り付け工程を説明するための取り付け工程図。 保護カバーを筐体に取り付けたときの状態を示す要部断面図。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１２ 電動モータ
１４ コントローラ
１６ 固定台
１８、２０、３２、３６、３９、４２、５０ ねじ孔
２２ バスバー
２４ 溝
２５ 絶縁性樹脂
２６、３４ 筐体
２８ 出力軸
３０ 端部
３１、３３、３５ 金属薄板
３８ 保護カバー
４０ 端子台
４１ 端子保持台
４３ 絶縁性隔壁
４４ 突部
４５ 金属製端子
４６、４８ 固定部
５２ 導電体
５４ 絶縁体
５６ 接続部
５８、６０、６２ ねじ

Claims (5)

1. 車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、
   前記電動モータの駆動を制御するコントローラと、
   前記電動モータと前記コントローラとを固定する固定台と、
   端部が突出する形で前記固定台に配設され、当該端部において前記コントローラと接合されることで、前記電動モータと前記コントローラとを電気的に接続するバスバーと、を備え、
   前記バスバーは、少なくとも前記端部が導電性の薄板を複数重ねた構造を有している電動パワーステアリング装置。
2. 前記バスバーの端部は、前記複数の薄板の積層方向に孔が穿かれたねじ孔を有し、当該ねじ孔に挿通されたねじで前記コントローラに接合される請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記バスバーの端部は、前記ねじ孔と前記固定台との間に形成された折り曲げ部をさらに有している請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記バスバーの端部は、前記コントローラに配設された端子台を介して、当該コントローラに接合される請求項１から請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記電動モータは、複数のモータコイルを有し、各々のモータコイルは、前記固定台に配設された複数のバスバーの各々と連結している請求項１から請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

Images