JP2009035190A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵補助トルクの発生源として電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、電動モータの駆動を制御するコントロールユニットに使用される部品点数の削減および組立作業性の向上を図った電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus using an electric motor as a generation source of steering assist torque, and more specifically, reducing the number of parts used in a control unit for controlling the driving of the electric motor and improving assembly workability. The present invention relates to an electric power steering apparatus that achieves the above.
近年の車両の多くには、電動モータの駆動力をステアリングシャフトに伝達することにより、運転者による操舵を補助する電動パワーステアリング装置(EPS)が装備されている。この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって検出された操舵トルク信号がコントロールユニット(ECU)に入力され、該コントロールユニットが操舵トルク信号に基づいて電動モータに供給される駆動電流を制御することにより、電動モータの駆動を制御している。 Many of recent vehicles are equipped with an electric power steering device (EPS) that assists the steering by the driver by transmitting the driving force of the electric motor to the steering shaft. In this electric power steering apparatus, a steering torque signal detected by a torque sensor is input to a control unit (ECU), and the control unit controls a drive current supplied to the electric motor based on the steering torque signal. The drive of the electric motor is controlled.
このコントロールユニットの筐体は、一般に、各種基板を収容するケース部材と、該ケース部材の開口を被覆するカバー部材とにより構成されている。このケース部材とカバー部材との取付構造としては、数箇所をネジによって締結固定する構造が知られており、例えば、特許文献1などに開示されている。
The housing of this control unit is generally composed of a case member that accommodates various substrates and a cover member that covers the opening of the case member. As a structure for attaching the case member and the cover member, a structure in which several places are fastened and fixed by screws is known, and is disclosed in, for example,
以下、図4ないし図7を参照にしながら、従来のコントロールユニットのカバー部材とケース部材の取付構造について説明する。 Hereinafter, a conventional control unit cover member and case member mounting structure will be described with reference to FIGS.
図4は、第1従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図である。 FIG. 4 is a schematic side view showing a control unit according to the first conventional example.
同図において、コントロールユニット100は、各種基板を収容する金属(アルミ等)製のケース部材101と、該ケース部材101の開口を被覆するカバー部材102とを備え、このカバー部材102は、固定用ネジ103,103を介してケース部材101に締結固定されている。また、コントロールユニット100は、各種基板を電気的に接続するインサートベース部材104をケース部材101内に収容している。このインサートベース部材104は、ケース部材101に収容された際に当該ケース部材101から外部に突出する部分に電源接続用端子台105を備え、該電源接続用端子台105には、バッテリ106に接続されたワイヤーハーネス107の端子108が、接続用ネジ109を介して接続されている。なお、図4中の符号110は、コントロールユニット100と電動モータ(図示せず)とを接続するモータ接続用端子台である。
In the figure, a
また、図5は、第2従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図であり、図6は、第2従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す概略断面図である。なお、これらの図において、上述した第1従来例と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic side view showing a control unit according to a second conventional example, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a mounting engagement portion of the control unit according to the second conventional example. In these drawings, the same members as those in the first conventional example described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
この第2従来例では、図5に示すように、カバー部材102Aおよびケース部材101Aのそれぞれの開口縁部の対応する位置に、取付係合部111Aが形成されている。この取付係合部111Aは、図6に示すように、カバー部材102Aに形成された係合爪112がケース部材101Aに設けられたスリーブ113に係止されることにより、カバー部材102Aをケース部材101Aに取付固定するスナップイン構造になっている。
In the second conventional example, as shown in FIG. 5,
さらに、図7は、第3従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す要部断面図である。なお、同図において、上述した第1従来例および第2従来例と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。 Further, FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part showing the mounting engagement portion of the control unit according to the third conventional example. In the figure, the same members as those in the first conventional example and the second conventional example described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
同図に示すように、第3従来例に係る取付係合部111Bは、カバー部材102Bに形成された係合凹部114がケース部材101Bに設けられた係合凸部115に嵌合されることにより、カバー部材102Aをケース部材101Aに取付固定するかしめ構造になっている。
As shown in the figure, in the
しかしながら、上述した第1従来例のような取付構造では、数箇所のネジ締結を必要とするため、その締結箇所分の固定用ネジ103および当該固定用ネジ103の締結作業が必要であり、部品点数の削減および組立作業性の向上を図るのが困難である、という課題があった。
However, in the mounting structure as in the first conventional example described above, since several screw fastenings are required, the
また、第2従来例のような取付構造では、カバー部材102Aおよびケース部材101Aを成形する型の精度によっては、カバー部材102Aとケース部材101Aとの間にガタが生じる虞があり、そのような場合、車両振動の伝達によって異音が発生してしまう可能性がある、という問題があった。
In addition, in the mounting structure as in the second conventional example, there is a possibility that rattling may occur between the
さらに、上述した第3従来例のような取付構造では、ケース部材102Bの係合凹部114をケース部材101Bの係合凸部115に押接する作業(かしめる工程)を要するため、組立作業性の向上を図るのが困難である、という課題があった。
Furthermore, in the mounting structure as in the third conventional example described above, an operation (step for crimping) of the engagement
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コントロールユニットに使用される部品点数の削減を図るとともに、コントロールユニットの組立作業性の向上を図った電動パワーステアリング装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the number of parts used in the control unit and to improve the assembly workability of the control unit. The object is to provide a power steering device.
本発明の上記目的は、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、該コントロールユニットに電力を供給するバッテリとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記コントロールユニットが、前記電動モータの駆動を制御する制御素子を実装した制御基板と、前記電動モータの駆動電流が流れるパワー素子を実装した金属基板と、前記制御基板および前記金属基板を電気的に接続するインサートベース部材と、前記制御基板、前記金属基板、および前記インサートベース部材を収容するケース部材と、該ケース部材を被覆するカバー部材とを備え、前記インサートベース部材が、前記ケース部材に収容された際に当該ケース部材から外部に突出する部分に端子台を有し、該端子台にネジ締結によって接続されたワイヤーハーネスを介して前記バッテリと電気的に接続され、かつ、前記ワイヤーハーネスのうちの少なくとも1つの端子が、1本のネジによって、前記端子台とともに前記ケース部材に締結されることにより、達成される。 An object of the present invention is to provide an electric motor that applies a steering assist force to a steering shaft connected to a steering wheel, a control unit that controls driving of the electric motor, and a battery that supplies electric power to the control unit. The control unit includes a control board on which a control element for controlling driving of the electric motor is mounted, a metal board on which a power element through which a driving current of the electric motor flows is mounted, and the control An insert base member that electrically connects the substrate and the metal substrate; a case member that accommodates the control substrate, the metal substrate, and the insert base member; and a cover member that covers the case member. When the base member is accommodated in the case member, A terminal block is provided in a portion protruding outward from the case member, and is electrically connected to the battery via a wire harness connected to the terminal block by screw fastening, and at least one of the wire harnesses This is achieved by fastening the terminal to the case member together with the terminal block with a single screw.
また、上記目的は、前記1本のネジが、さらに前記カバー部材を、前記端子および前記端子台とともに前記ケース部材に締結することにより、効果的に達成される。 Moreover, the said objective is achieved effectively when the said 1 screw further fastens the said cover member to the said case member with the said terminal and the said terminal block.
また、上記目的は、前記端子が、前記バッテリのGND側に接続されたワイヤーハーネスの端子であることにより、効果的に達成される。 Moreover, the said objective is effectively achieved because the said terminal is a terminal of the wire harness connected to the GND side of the said battery.
また、上記目的は、前記電動モータと前記コントロールユニットとが、近接に配置されていることにより、効果的に達成される。 Moreover, the said objective is effectively achieved by arrange | positioning the said electric motor and the said control unit in proximity | contact.
さらに、上記目的は、前記カバー部材が、スナップイン構造によって前記ケース部材に取り付けられていることにより、効果的に達成される。 Furthermore, the object is effectively achieved by the cover member being attached to the case member by a snap-in structure.
本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットによれば、バッテリに接続されるワイヤーハーネスの端子を、1本のネジによって、インサートベース部材の端子台とともにケース部材に共締めしたことにより、ワイヤーハーネスの端子の接続とインサートベース部材の固定を1本のネジのみで実現することができる。この結果、コントロールユニットの部品点数の削減、およびコントロールユニットの組立作業性の向上を図ることができる。 According to the control unit of the electric power steering apparatus according to the present invention, the terminal of the wire harness connected to the battery is fastened to the case member together with the terminal block of the insert base member by one screw, thereby The connection of the terminal and the fixing of the insert base member can be realized with only one screw. As a result, the number of parts of the control unit can be reduced, and the assembly workability of the control unit can be improved.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットでは、ワイヤーハーネスの端子およびインサートベース部材の端子台だけではなくカバー部材も、ケース部材に1本のネジで同時に締結されることにより、さらにコントロールユニットの部品点数を削減することができ、かつ、コントロールユニットの組立作業性の向上を図ることができる。また、このようにカバー部材がネジ締結されることにより、車両振動によって発生する懸念のある異音の低減を図ることができる。 In the control unit of the electric power steering apparatus according to the present invention, not only the terminal of the wire harness and the terminal block of the insert base member but also the cover member are simultaneously fastened to the case member with one screw, thereby further controlling. The number of parts of the unit can be reduced, and the assembly workability of the control unit can be improved. In addition, when the cover member is screwed in this way, it is possible to reduce abnormal noise that may occur due to vehicle vibration.
以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の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機構図である。 FIG. 1 is a mechanism diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
同図において、電動パワーステアリング装置1の操舵機構は、先端部に取り付けられたステアリングホイール2の操舵操作に応じて回転するステアリングシャフト3と、該ステアリングシャフト3の他端部側にユニバーサルジョイント4,5を介して連結され、ステアリングシャフト2の回転運動をラック軸の直線運動に変換するラック・ピニオン機構6と、該ラック・ピニオン機構6のラック軸の動きを操向車輪に伝達するタイロッド7とから構成されている。
In the figure, the steering mechanism of the electric
また、電動パワーステアリング装置1のコラム部には、ステアリングホイール2を介してステアリングシャフト3に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ8と、減速機構9を介してステアリングシャフト3に連結された操舵補助用の電動モータ10とが設けられている。
In addition, the column portion of the electric
電動モータ10の駆動は、この電動モータ10の近接に配置されたコントロールユニット(ECU)11によって制御される。このコントロールユニット11には、バッテリ12から電力が供給されるとともに、イグニションキー13からイグニションキー信号が入力される。そして、コントロールユニット11は、トルクセンサ8で検出された操舵トルク値Tおよび車速センサ14で検出された車速Vに基づいて、操舵補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに応じて電動モータ10に供給する駆動電流を制御する。
The drive of the
なお、上述した電動パワーステアリング装置1は、コラム部に電動モータ10が配設されたコラムアシスト型のものであるが、本発明はこれに限定されず、例えばピニオン部に電動モータ10が配設されたピニオンアシスト型、またはラック部に電動モータ10が配設されたラックアシスト型のものでもよい。
The electric
図2は、図1のコントロールユニットの概略構成を示す分解斜視図であり、図3は、図2のコントロールユニットが組み立てられた状態を示す概略側面図である。 2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the control unit in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic side view showing a state in which the control unit in FIG. 2 is assembled.
図2に示すように、コントロールユニット11の箱状の外部筐体は、基部を形成するケース部材15と、該ケース部材15の開口を被覆するように配され、ケース部材15に収容される部品を電気的にシールドするカバー部材16とによって構成される。ケース部材15には、電動モータ10の駆動に必要なFET(電界効果トランジスタ)17やリレー18等のパワー素子を実装した金属基板19が、ネジ等により固定される。
As shown in FIG. 2, the box-shaped external housing of the
この金属基板19は、熱伝導性および熱伝達性に優れた金属(アルミ等)やセラミックなどの材料にて形成され、電動モータ10の駆動電流が流れることにより生じるパワー素子の熱をケース部材15に良好に伝導するようになっている。これにより、通電により生じたパワー素子の熱は、ケース部材15のヒートシンク(放熱板)としての機能によって、コントロールユニット11の外部に効率よく放散される。
The
また、金属基板19の上方には、電動モータ10の駆動を制御するマイコンおよびその周辺回路などの制御素子を実装した絶縁プリント基板からなる制御基板20が配され、該制御基板20と金属基板19との間には、インサート成形により導電性金属板21と樹脂基材22とを一体に構成したインサートベース部材23が配されている。
Above the
コントロールユニット11の内部に収容される基板は、通電による発熱が比較的大きい部品を実装した金属基板19と、通電による発熱が比較的小さい部品を実装した制御基板20とからなる2枚構造であり、かつ、それぞれの基板16,17が、インサートベース部材23の導電性金属板21によって電気的に接続される構造になっている。この構造により、電動モータ10への大電流の供給を可能にするとともに、コントロールユニット11の小型化を実現している。
The substrate housed inside the
インサートベース部材23は、ケース部材15に収容された際に当該ケース部材15から突出する部分(図3左側)に電源接続用端子台24を備え、該電源接続用端子台24には、バッテリ12のGND側に接続されるワイヤーハーネス25aの端子26a、およびバッテリ12の電源側に接続されるワイヤーハーネス25bの端子26bが、それぞれネジ27a,27bを介して固定される。この2本のネジ27a,27bのうちGND側ワイヤーハーネス25aの接続用ネジ27aには、電源側ワイヤーハーネス25bの接続用ネジ27bより長い寸法のものが用いられる。そして、GND側ワイヤーハーネス25aの端子26aに挿通されたネジ27aは、カバー部材16に穿設されたボルト挿通孔28および電源接続用端子台24を介してケース部材15に形成されたネジ穴29に締結され、一方、電源側ワイヤーハーネス25bの端子26bに挿通されたネジ27bは、電源接続用端子台24に締結される。これにより、各ワイヤーハーネス25a,25bの端子26a,26bと電源接続用端子台24とがネジ27a,27bを介して互いに接続され、コントロールユニット11とワイヤーハーネス25a,25bとが電気的に接続される。
The
また、カバー部材16およびケース部材15は、それぞれの開口縁部の対応する位置に、上述したスナップイン構造(図6参照)の取付係合部30,30が形成され、この取付係合部30,30のスナップイン結合により、カバー部材16がケース部材15に取付固定される。
Further, the
なお、図2および図3中の符号31は、コントロールユニット11と電動モータ10とを接続するモータ接続用端子台であり、コントロールユニット11は、このモータ接続用端子台31を介して電動モータ10に電気的に接続される。
2 and 3 is a motor connection terminal block for connecting the
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置1のコントロールユニット11では、1本のネジ27aによって、GND側ワイヤーハーネス25aの端子26aを、カバー部材16および電源接続用端子台24とともにケース部材15に同時に締結する構造になっている。この締結構造により、GND側ワイヤーハーネス25aの端子26aの接続とカバー部材16およびインサートベース部材23の固定を1本のネジネジ27aのみで実現することができる。この結果、コントロールユニット11に使用される部品点数が削減され、かつ、コントロールユニット11の組立作業性に要する時間および労力が軽減される。
As described above, in the
また、このネジ27aを介してカバー部材16も締結することにより、カバー部材16をスナップイン構造でケース部材15に取り付けた場合に生じ易いガタを防止することができ、電動モータ10に近接配置されるコントロールユニット11において問題となっていた異音の発生を低減することができる。
Further, by fastening the
以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
11 コントロールユニット(ECU)
12 バッテリ
15 ケース部材
16 カバー部材
19 金属基板
20 制御基板
23 インサートベース部材
24 電源接続用端子台
25a ワイヤーハーネス(GND側)
26a 端子(GND側)
27a ネジ(GND側)
28 ボルト挿通孔
29 ネジ穴
30 取付係合部(スナップイン構造)
DESCRIPTION OF
12
26a terminal (GND side)
27a Screw (GND side)
28
Claims (5)
前記コントロールユニットは、前記電動モータの駆動を制御する制御素子を実装した制御基板と、前記電動モータの駆動電流が流れるパワー素子を実装した金属基板と、前記制御基板および前記金属基板を電気的に接続するインサートベース部材と、前記制御基板、前記金属基板、および前記インサートベース部材を収容するケース部材と、該ケース部材を被覆するカバー部材とを備え、
前記インサートベース部材は、前記ケース部材に収容された際に当該ケース部材から外部に突出する部分に端子台を有し、該端子台にネジ締結によって接続されたワイヤーハーネスを介して前記バッテリと電気的に接続され、かつ、
前記ワイヤーハーネスのうちの少なくとも1つの端子は、1本のネジによって、前記端子台とともに前記ケース部材に締結されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering apparatus comprising: an electric motor that applies a steering assist force to a steering shaft coupled to a steering wheel; a control unit that controls driving of the electric motor; and a battery that supplies electric power to the control unit Because
The control unit includes a control board on which a control element for controlling driving of the electric motor is mounted, a metal board on which a power element through which a driving current of the electric motor flows is mounted, and the control board and the metal board are electrically connected An insert base member to be connected; a case member that accommodates the control substrate, the metal substrate, and the insert base member; and a cover member that covers the case member,
The insert base member has a terminal block at a portion protruding outside from the case member when accommodated in the case member, and is electrically connected to the battery via a wire harness connected to the terminal block by screw fastening. Connected, and
At least one terminal of the wire harness is fastened to the case member together with the terminal block by one screw.
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