JP2009227176A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両における1対の転舵輪の間に差し渡されたラックシャフトの一部にボールネジを形成し、そのボールネジに螺合したボールナットを、ラックシャフトと平行に配置したモータにて駆動する電動パワーステアリング装置に関する。 According to the present invention, a ball screw is formed on a part of a rack shaft passed between a pair of steered wheels in a vehicle, and a ball nut screwed to the ball screw is driven by a motor arranged in parallel with the rack shaft. The present invention relates to an electric power steering apparatus.
従来、この種の電動パワーステアリング装置では、ラックシャフトを覆った筒形ラックハウジングから側方に側方膨出部を突出させて、その側方膨出部にモータを固定していた(例えば、特許文献1参照)。また、この種の電動パワーステアリング装置において、モータとその制御装置とを一体化したものも知られている。
しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置においてモータと制御装置を一体に設けたものでは、制御装置がモータの側面や後面に配置されていたので、モータと共に制御装置が発熱したとき、その制御装置の熱を効率よく除去することができなかった。 However, in the conventional electric power steering device in which the motor and the control device are integrally provided, the control device is disposed on the side surface or the rear surface of the motor. Could not be removed efficiently.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータとその制御装置とを一体にして備え、それらモータ及び制御装置の熱を共に効率よく除去することが可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electric power steering device that includes a motor and its control device as one body, and that can efficiently remove both the heat of the motor and the control device. Objective.
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る電動パワーステアリング装置(11)は、車両(10)における1対の転舵輪(24)の間に差し渡されたラックシャフト(21)と、ラックシャフト(21)の軸方向の一部に形成されたボールネジ部(25)と、ラックシャフト(21)を覆った筒形ラックハウジング(22)と、筒形ラックハウジング(22)内でボールネジ部(25)に螺合したボールナット(28)と、筒形ラックハウジング(22)と平行に配置されたモータ(12)と、筒形ラックハウジング(22)の側面から突出し、モータ(12)の前端面が押し付けられて固定されると共に、モータ(12)の出力軸(12S)が挿通された出力軸挿通孔(30B)を有するモータ支持壁(30A)と、モータ(12)の出力軸(12S)をボールナット(28)に連結した動力伝達機構(29,32,33)と、運転状況に応じてモータ(12)を駆動制御する制御装置(13)とを備え、モータ(12)の動力でラックシャフト(21)を直動させて、転舵輪(24)の転舵をアシストする電動パワーステアリング装置(11)において、制御装置(13)は、一端が開放しかつ他端が閉塞した筒形回路ケース(40)の内部に、モータ駆動回路(55)を含む電気回路を収容してなり、モータ(12)の後端面を開放して筒形後端部(12R)を形成し、その筒形後端部(12R)の開放口と筒形回路ケース(40)の開放口とを向かい合わせて直動可能に嵌合すると共にその嵌合隙間を環状シール部材(45)で塞ぎ、筒形ラックハウジング(22)の側面から突出しかつモータ支持壁(30A)に対峙した回路ケース支持壁(35)を設け、その回路ケース支持壁(35)に筒形回路ケース(40)の底壁(43)を押し付けて固定したところに特徴を有する。 An electric power steering device (11) according to the invention of claim 1 made to achieve the above object includes a rack shaft (21) passed between a pair of steered wheels (24) in a vehicle (10). A ball screw portion (25) formed in a part of the rack shaft (21) in the axial direction, a cylindrical rack housing (22) covering the rack shaft (21), and a cylindrical rack housing (22) A ball nut (28) screwed into the ball screw portion (25), a motor (12) disposed in parallel with the cylindrical rack housing (22), and a motor (12 ) And a motor support wall (30A) having an output shaft insertion hole (30B) through which the output shaft (12S) of the motor (12) is inserted, 12) A power transmission mechanism (29, 32, 33) in which the output shaft (12S) of 12) is connected to the ball nut (28), and a control device (13) for controlling the drive of the motor (12) according to the operating conditions. In the electric power steering device (11) that assists the turning of the steered wheels (24) by directly moving the rack shaft (21) with the power of the motor (12), one end of the control device (13) is opened. The electric circuit including the motor drive circuit (55) is housed in the cylindrical circuit case (40) whose other end is closed, and the rear end surface of the motor (12) is opened to form a cylindrical rear end ( 12R), and the opening of the cylindrical rear end (12R) and the opening of the cylindrical circuit case (40) face each other so as to be capable of linear movement, and the fitting gap is formed into an annular seal member. Sealed with (45), cylindrical rack housing 22) is provided with a circuit case support wall (35) projecting from the side surface and facing the motor support wall (30A), and the bottom wall (43) of the cylindrical circuit case (40) is pressed against the circuit case support wall (35). It is characterized by being fixed.
請求項2の発明は、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、モータ(12)は、交流モータであり、モータ駆動回路(55)は、車両(10)に搭載された直流電源の出力を交流に変換するための複数のFET(52)を備えたインバータ回路であり、複数のFET(52)を筒形回路ケース(40)の底壁(43)の内面に押し付けて固定したところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus (11) according to the first aspect, the motor (12) is an AC motor, and the motor drive circuit (55) is a direct current mounted on the vehicle (10). This is an inverter circuit having a plurality of FETs (52) for converting the output of the power source into an alternating current, and the plurality of FETs (52) are fixed by pressing against the inner surface of the bottom wall (43) of the cylindrical circuit case (40). It has the characteristics in that place.
[請求項1の発明]
請求項1の電動パワーステアリング装置では、モータの筒形後端部と制御装置の筒形回路ケースとが嵌合し、その嵌合隙間が環状シール部材によって塞がれている。これにより、モータと制御装置とが一体になり、筒形後端部と筒形回路ケースとの連通空間内において、防塵・防水を心配せずに安価な構造でモータ及び制御装置の電気回路同士を接続することができる。また、モータ及び制御装置は、筒形ラックハウジングから側方に突出したモータ支持壁と回路ケース支持壁との間に配置され、モータがモータ支持壁に固定される一方、制御装置が回路ケース支持壁に固定される。これにより、モータ及び制御装置の両方の熱を効率よく除去することができると共に、モータ及び制御装置の一体物の両端部が支持されて、支持強度が向上する。さらに、筒形後端部と筒形回路ケースとは直動可能であるので、その嵌合深さの変化により筒形ラックハウジングの熱膨張や加工誤差を吸収することもできる。
[Invention of Claim 1]
In the electric power steering device according to the first aspect, the cylindrical rear end portion of the motor and the cylindrical circuit case of the control device are fitted, and the fitting gap is closed by the annular seal member. As a result, the motor and the control device are integrated, and in the communication space between the cylindrical rear end portion and the cylindrical circuit case, the electric circuits of the motor and the control device are connected to each other with an inexpensive structure without worrying about dust and water resistance. Can be connected. The motor and the control device are arranged between the motor support wall protruding from the cylindrical rack housing and the circuit case support wall, and the motor is fixed to the motor support wall, while the control device supports the circuit case. Fixed to the wall. Thereby, the heat of both the motor and the control device can be efficiently removed, and both ends of the integrated motor and control device are supported, thereby improving the support strength. Further, since the cylindrical rear end portion and the cylindrical circuit case can be moved directly, the thermal expansion and processing error of the cylindrical rack housing can be absorbed by the change in the fitting depth.
[請求項2の発明]
請求項2の構成によれば、モータ駆動回路のうち最も発熱するFETを、筒形回路ケースのうち回路ケース支持壁に固定された底壁の内面に押し付けたので、FETの熱を効率よく除去することができる。
[Invention of claim 2]
According to the configuration of the second aspect, since the FET that generates the most heat in the motor drive circuit is pressed against the inner surface of the bottom wall fixed to the circuit case support wall in the cylindrical circuit case, the heat of the FET is efficiently removed. can do.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1に示した車両10には、本発明に係る電動パワーステアリング装置11と共に、車速を検出するための車速センサ17と、ハンドル18にかかる負荷トルクを検出するためのトルクセンサ16と、ハンドル18の操舵角を検出するための舵角センサ15とが搭載されている。そして、制御装置13が各センサ16〜17の検出結果を取り込み、電動パワーステアリング装置11の駆動源であるモータ12を駆動制御することで、運転状況に応じたアシスト力が電動パワーステアリング装置11から出力されて、ハンドル18の操舵が補助される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
図2には電動パワーステアリング装置11の内部構造が示されている。同図に示すように電動パワーステアリング装置11は、ラックシャフト21を筒形ラックハウジング22に収容して備えている。そして、ラックシャフト21に形成された図示しないガイド溝と、筒形ラックハウジング22から内側に突出した図示しないガイド突部とがスライド係合し、ラックシャフト21が筒形ラックハウジング22内で直動可能かつ回転不能に軸支されている。また、図1に示すように、ラックシャフト21の両端部は、タイロッド23,23を介して1対の転舵輪24,24に連結されている。なお、筒形ラックハウジング22の両端部には、蛇腹筒状のゴムブーツ39,39が装着されて異物の侵入を防いでいる。また、筒形ラックハウジング22は、後述の側方膨出部30及び回路ケース支持壁35を含めてアルミ製になっている。
FIG. 2 shows the internal structure of the electric
図2に示すように、ラックシャフト21のうち軸方向の一端寄り位置にはボールネジ部25が形成される一方、他端寄り位置にはラックギヤ部26が形成されている。また、ラックギヤ部26には、筒形ラックハウジング22を側方から貫通したピニオン27が噛合している。そのピニオン27は、ハンドル18(図1参照)から下方に延びたステアリングシャフト19の下端部に一体回転可能に連結されている。これにより、ハンドル18の操舵に伴ってラックシャフト21が直動して転舵輪24,24が転舵する。
As shown in FIG. 2, a
筒形ラックハウジング22のうちボールネジ部25と対応した部分の内部には、ボールナット28が回転可能かつ直動不能に軸支されている。そして、ボールナット28がボールネジ部25に螺合してボールネジ機構が構成され、このボールネジ機構によってボールナット28の回転がボールネジ部25の直動に変換される。
A
ボールナット28には、その外面に第1プーリ29が嵌合固定されている。そして、筒形ラックハウジング22のうち第1プーリ29に対応した部分には、筒形ラックハウジング22の側面から側方に突出した側方膨出部30が形成されている。側方膨出部30は、筒形ラックハウジング22のうち第1プーリ29の収容空間と連通した袋構造になっている。
A
側方膨出部30のうちピニオン27側を向いた壁部は、本発明に係るモータ支持壁30Aになっている。そのモータ支持壁30Aには、ラックシャフト21と平行な方向に出力軸挿通孔30Bが貫通形成されている。そして、モータ12の出力軸12Sが出力軸挿通孔30Bに挿通され、モータ12の前端面12Fが、モータ支持壁30Aの外面に押し付けられて、ボルトB1にて固定されている。より具体的には、モータ12の先端部から側方にフランジ部12Aが突出しており、そのフランジ部12Aを貫通したボルトB1をモータ支持壁30Aに形成された螺子孔(図示せず)に螺合して、モータ12がモータ支持壁30Aに固定されている。これにより、モータ12は、筒形ラックハウジング22の側方でラックシャフト21と平行に配置された状態になっている。なお、側方膨出部30のうちモータ支持壁30Aとの対向部分は、着脱可能な蓋体30Fになっている。
A wall portion facing the
モータ12の出力軸12Sのうちモータ支持壁30Aを通過し、側方膨出部30内に位置した部分には、第2プーリ32が一体回転可能に固定されている。そして、ベルト33が第1と第2の第2プーリ29,32との間に架け渡されて本発明に係る「動力伝達機構」が構成されている。これにより、モータ12の動力にてボールナット28が回転駆動される。
A
さて、本実施形態のモータ12は、3相交流モータであって、図示しない回転位置センサを内蔵している。また、図3に示すように、モータ12の後端部には、制御装置13が一体に組み付けられている。具体的には、モータ12の後端部は、後端面が開放した円筒形の筒形後端部12Rになっている。そして、筒形後端部12Rの奥部にモータ12のU,V,Wの各相巻線の端末のコネクタ(図示せず)と、回転位置センサの出力端末のコネクタ(図示せず)とが収容されている。
Now, the
一方、制御装置13は、筒形回路ケース40に電気回路を収容してなる。その筒形回路ケース40は、アルミ製であって、一端が開放しかつ他端が底壁43によって閉塞された円筒形状になっている。そして、その筒形回路ケース40の開放口と、筒形後端部12Rの開放口とを向かい合わせて、筒形後端部12Rと筒形回路ケース40とが嵌合し、これにより、制御装置13とモータ12とが一体になっている。
On the other hand, the
詳細には、筒形回路ケース40は、底壁43側が筒形後端部12Rと略同一外径の大径筒部41になっており、開放口側が筒形後端部12Rの内側に直動可能に嵌合された小径筒部42になっている。また、小径筒部42の外側面には、Oリング溝44が形成され、そのOリング溝44内に装着されたOリング45(本発明の「環状シール部材」に相当する)が筒形後端部12Rの内側面に密着して、筒形後端部12Rと筒形回路ケース40との嵌合隙間を塞いでいる。
Specifically, the
筒形回路ケース40の内部には、1対の回路基板50,51に収容されている。これら回路基板50,51は、例えば、略円板形に形成されると共に、電線を挿通するための電線挿通孔50A,51Aを有している。また、筒形回路ケース40の奥部は、例えば段付き状に内径が若干小さくなっている。そして、筒形回路ケース40内に、一方の回路基板50を嵌合して奥側の段差面に突き当て、第1の筒形スペーサ46B、他方の回路基板51、第2の筒形スペーサ46Cの順番に嵌合挿入して、最後に挿入した第2の筒形スペーサ46Cを接着剤にて筒形回路ケース40に固定することで、1対の回路基板50,51が筒形回路ケース40内に固定されている。
The
筒形回路ケース40のうち底壁43の内面には、例えば、複数のFET52が固定されている。そして、それらFET52の間を配線して図4に示したモータ駆動回路55が構成されている。このモータ駆動回路55は、直流を3相交流に変換するインバータ回路であって、車両10に搭載されたバッテリの正極(Vcc)と負極(GND)との間に、U、V、Wの相回路53U,53V,53Wを並列接続して備え、それら各相回路53U,53V,53W毎に、1対のFET52,52が直列接続されている。
For example, a plurality of
また、各相回路53U,53V,53Wにおける1対のFET52,52の共通接続点からU,V,Wの給電ライン54U,54V,54Wが延びている。そして、U,V,Wの各相1対ずつ計6つのFET52が、底壁43の内面に押し付けられた状態で例えば、ビスにより上述の如く固定されている。また、給電ライン54U,54V,54Wは、例えば、回路基板50,51の電線貫通孔50A,51A(図3参照)を通って筒形後端部12R側に延び、モータ12の各相巻線に図示しないコネクタにより接続されている。さらに、モータ12の回転位置センサの出力端末は、回路基板50,51の何れかの基板から延びた信号線に図示しないコネクタにて接続されている。また、筒形回路ケース40のうち大径筒部41には、上述した各センサ15〜17等の信号線やバッテリからの動力線が挿通した図示しないケーブル挿通孔が設けられ、そのケーブル挿通孔の隙間にはシール剤が充填されている。
Further, U, V, and W feed lines 54U, 54V, and 54W extend from a common connection point of the pair of
図3に示すように、筒形回路ケース40の底壁43には、前記したFETからずれた複数位置(例えば、4つの位置)にそれぞれ雌ネジ穴43Nが形成されている。これら雌ネジ穴43Nは、有底の穴であり、制御装置13内に貫通していない。
As shown in FIG. 3, female screw holes 43 </ b> N are formed in the
筒形ラックハウジング22には、モータ支持壁30Aとの間にモータ12及び制御装置13を挟んで対峙するように回路ケース支持壁35が設けられている。その回路ケース支持壁35は、筒形ラックハウジング22の側面から直立した平板状をなしている。また、回路ケース支持壁35のうちモータ支持壁30Aと反対側を向いた面には補強用の三角リブ36が一体形成されている。そして、回路ケース支持壁35には、筒形回路ケース40の底壁43における複数の雌ネジ穴43Nと対応する位置にボルト挿通孔35Aが貫通形成され、それらボルト挿通孔35Aに挿通した複数のボルトB2が雌ネジ穴43Nに締め付けられて、筒形回路ケース40の底壁43が回路ケース支持壁35に固定されている。
The
なお、モータ12をモータ支持壁30Aと回路ケース支持壁35との間に組み付ける際には、筒形回路ケース40を直動可能な範囲で筒形後端部12R側に寄せておき、出力軸12Sを出力軸挿通孔30Bに図3における斜め上方から挿入しつつ、モータ12をラックシャフト21と平行な姿勢にする。これにより、モータ12及び制御装置13がモータ支持壁30Aと回路ケース支持壁35との間に配置されたら、モータ12をモータ支持壁30Aに固定し、側方膨出部30の蓋体30Fを外した状態でモータ12の出力軸12Sに第2プーリ32及びベルト33を取り付け、蓋体30Fを閉じる。そして、制御装置13を回路ケース支持壁35側に直動させて、回路ケース支持壁35のボルト挿通孔35Aに通したボルトB2を筒形回路ケース40の雌ネジ穴43Nに締め付ければよい。
When the
本実施形態の電動パワーステアリング装置11の構成に関する説明は以上である。次に電動パワーステアリング装置11の作用効果について説明する。
This completes the description of the configuration of the electric
車両10のイグニッションキー(図示せず)をオンすると、舵角センサ15、トルクセンサ16及び車速センサ17の検出結果が制御装置13に取り込まれる。そして、ハンドル18を操舵すると、それらセンサ15〜17が検出した舵角、操舵抵抗、車速に応じて電流指令値が決定され、その電流指令値に応じた3相交流電流を制御装置13のモータ駆動回路55で生成してモータ12に通電する。これにより、運転状況に応じたアシスト力が電動パワーステアリング装置11から出力されて、ハンドル18の操舵が補助される。
When an ignition key (not shown) of the
さて、本実施形態の電動パワーステアリング装置11では、モータ12の筒形後端部12Rと制御装置13の筒形回路ケース40とが嵌合し、その嵌合隙間が0リング45によって塞がれている。これにより、モータ12と制御装置13とが一体になり、筒形後端部12Rと筒形回路ケース40との連通空間内において、防塵・防水を心配せずに安価な構造でモータ12及び制御装置13の電気回路同士を接続することができる。また、モータ12及び制御装置13は、筒形ラックハウジング22から側方に突出したモータ支持壁30Aと回路ケース支持壁35との間に配置され、モータ12がモータ支持壁30Aに固定される一方、制御装置13(詳細には筒形回路ケース40)が回路ケース支持壁35に固定されている。しかも、制御装置13のうち最も発熱するモータ駆動回路55のFET52が、筒形回路ケース40の底壁43の内面に押し付けられている。これにより、モータ12及び制御装置13の両方の熱を効率よく除去することができる。また、モータ12及び制御装置13の一体物の両端部が支持されて、支持強度も向上する。さらに、筒形後端部12Rと筒形回路ケース40とは直動可能であるので、その嵌合深さの変化により筒形ラックハウジング22の熱膨張や加工誤差を吸収することもできる。
Now, in the electric
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)前記実施形態では、筒形後端部12R及び筒形回路ケース40は円筒状であったが、角筒状であってもよい。
(1) In the above embodiment, the cylindrical
(2)前記実施形態では、筒形回路ケース40が回路ケース支持壁35にボルトB2によって固定されていたが、接着剤にて筒形回路ケースを回路ケース支持壁に固定してもよい。
(2) In the above embodiment, the
10 車両
11 電動パワーステアリング装置
12 モータ
12R 筒形後端部
12S 出力軸
13 制御装置
21 ラックシャフト
22 筒形ラックハウジング
24 転舵輪
25 ボールネジ部
28 ボールナット
29 第1プーリ(動力伝達機構)
30 側方膨出部
30A モータ支持壁
30B 出力軸挿通孔
30F 蓋体
32 第2プーリ(動力伝達機構)
33 ベルト(動力伝達機構)
35 回路ケース支持壁
40 筒形回路ケース
43 底壁
45 Oリング(環状シール部材)
55 モータ駆動回路
52 FET
DESCRIPTION OF
30
33 Belt (Power transmission mechanism)
35 Circuit
55
Claims (2)
前記ラックシャフトの軸方向の一部に形成されたボールネジ部と、
前記ラックシャフトを覆った筒形ラックハウジングと、
前記筒形ラックハウジング内で前記ボールネジ部に螺合したボールナットと、
前記筒形ラックハウジングと平行に配置されたモータと、
前記筒形ラックハウジングの側面から突出し、前記モータの前端面が押し付けられて固定されると共に、前記モータの出力軸が挿通された出力軸挿通孔を有するモータ支持壁と、
前記モータの出力軸を前記ボールナットに連結した動力伝達機構と、
運転状況に応じて前記モータを駆動制御する制御装置とを備え、前記モータの動力で前記ラックシャフトを直動させて、前記転舵輪の転舵をアシストする電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、一端が開放しかつ他端が閉塞した筒形回路ケースの内部に、モータ駆動回路を含む電気回路を収容してなり、
前記モータの後端面を開放して筒形後端部を形成し、その筒形後端部の開放口と前記筒形回路ケースの開放口とを向かい合わせて直動可能に嵌合すると共にその嵌合隙間を環状シール部材で塞ぎ、
前記筒形ラックハウジングの側面から突出しかつ前記モータ支持壁に対峙した回路ケース支持壁を設け、その回路ケース支持壁に前記筒形回路ケースの底壁を押し付けて固定したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A rack shaft passed between a pair of steered wheels in a vehicle;
A ball screw portion formed in a part of the rack shaft in the axial direction;
A cylindrical rack housing covering the rack shaft;
A ball nut screwed into the ball screw portion in the cylindrical rack housing;
A motor disposed in parallel with the cylindrical rack housing;
A motor support wall that protrudes from a side surface of the cylindrical rack housing and has an output shaft insertion hole through which the output shaft of the motor is inserted, and the front end surface of the motor is pressed and fixed;
A power transmission mechanism that connects the output shaft of the motor to the ball nut;
An electric power steering device that includes a control device that drives and controls the motor according to an operating situation, and that directly drives the rack shaft with the power of the motor to assist the turning of the steered wheels;
The control device accommodates an electric circuit including a motor drive circuit inside a cylindrical circuit case with one end open and the other end closed.
A rear end surface of the motor is opened to form a cylindrical rear end portion, and an open port of the cylindrical rear end portion and an open port of the cylindrical circuit case are opposed to each other so as to be directly movable and Close the fitting gap with an annular seal member,
An electric power characterized by providing a circuit case support wall protruding from a side surface of the cylindrical rack housing and facing the motor support wall, and pressing and fixing the bottom wall of the cylindrical circuit case to the circuit case support wall Steering device.
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