JP2009298372A - 車両用操舵装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ステアリングシャフトと電動モータとを同軸に配置しつつ軸方向に小型化できる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】本車両用操舵装置1は、ステアリングシャフト3に操舵力を与えるための電動モータ23を有している。この電動モータ23は、ステアリングシャフト3とは同軸に同行回転可能なロータ30と、このロータ30に対向するステータコア34およびステータコア34に巻回されたコイル35を含むステータ31と、ロータ30およびステータ31を収容した筒状のモータハウジング32と、上記コイル35を結線するための結線板36とを有している。上記結線板36は、モータハウジング32の端壁50の外面68に対向して配置されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。
車両用操舵装置には、操舵補助用の電動モータが、ステアリングシャフトに同心に配置されたものがある(例えば、特許文献1,2,3参照。)。
また、電動モータのコイルと、給電のための外部配線とが、電動モータの内部で互いに接続されている(例えば、特許文献4,5参照。)。
特開2007−331456号公報 特開2008−17549号公報 国際公開第WO2007/024157A1号明細書 実開平6−70453号公報 特開平6−233483号公報
しかし、電動モータのコイルと外部配線との接続が、電動モータの内部でなされているので、電動モータが大型化する。
また、車両用操舵装置の電動モータがステアリングシャフトに同心に配置される場合には、車両用操舵装置がステアリングシャフトの軸方向に大型化する傾向にある。その結果、車両用操舵装置を車両に搭載することが困難になる。
そこで、本発明の目的は、ステアリングシャフトと電動モータとを同軸に配置しつつ軸方向に小型化できる車両用操舵装置を提供することである。
本発明の車両用操舵装置(1,1D)は、操舵軸(3)に操舵力を与えるための電動モータ(23,23D)を備え、この電動モータは、操舵軸とは同軸に同行回転可能なロータ(30)と、このロータに対向するステータコア(34)およびステータコアに巻回されたコイル(35)を含むステータ(31)と、ロータおよびステータを収容した筒状のモータハウジング(32)と、上記コイルを結線するための結線板(36,36A)とを備え、上記結線板は、モータハウジングの端壁(50,51)の外面(68)に対向して配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、モータハウジングの内側に、結線板のスペースが不要になるので、モータハウジングを軸方向に小型化できる。また、結線板はモータハウジングの外側に配置されるので、結線板での結線が容易になる。その結果、結線板が端壁の内面に対向する場合に比較して、結線のために必要なスペースが小さくなる。従って、車両用操舵装置を軸方向に小型化できる。
また、本発明において、上記電動モータに電力を供給するための外部配線(37)と上記コイルとを互いに接続する接続部材(38,39)を備え、上記接続部材は、結線板と一体に形成された端子(72)を含む場合がある。この場合、接続部材の端子を結線板により支持することができる。端子を支持するために結線板を利用するので、端子を支持するためのスペースを削減できる。その結果、車両用操舵装置をより一層小型化できる。
また、本発明において、上記結線板(36)は、複数の金属板(104)を含み、上記端子は、各金属板から延設された延設突起(72)を含み、各延設突起と、対応する金属板とは、単一の材料で一体に形成されている場合がある。この場合、金属板と端子とを電気的に互いに接続することができる。また、このような電気的な接続を、金属板と端子とを単一の材料で一体に形成することにより達成できるので、上述の電気的な接続のためのスペースを削減できる。その結果、車両用操舵装置をより一層小型化できる。
また、本発明において、上記結線板(36)は、複数の絶縁板(105)を含み、各上記金属板は、平板状の主体部(106)を含み、金属板の主体部と、絶縁板とが、交互に積層されている場合がある。この場合、金属板が平板状の主体部を含むので、金属板の構造を簡素化できる。その結果、湾曲板形状をなす従来の金属板を含む従来の結線板と比較して、結線板の構造を簡素化できる。その結果、結線板を小型化できる。
また、本発明において、上記結線板(36A)は、導電体(114)を含む層(122,124,126,128)と絶縁層(121,123,125,127,129)とを交互に積層した多層回路基板(110)を含む場合がある。この場合、結線板に多層回路基板が用いられるので、結線板が小型になる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、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。
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の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の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に第1の自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、中間シャフト5に第2の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部近傍に設けられたピニオン歯8に噛み合うラック歯9を有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー10とを有している。
ピニオンシャフト7およびラックバー10によりラックアンドピニオン機構からなるステアリングギヤ11が構成されている。ラックバー10は、車体12に固定されるラックハウジング13内に図示しない複数の軸受を介して直線往復自在に支持されている。ラックバー10には、一対のタイロッド14が結合されている。各タイロッド14は対応するナックルアーム15を介して対応する転舵輪16に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯8およびラック歯9によって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー10の直線運動に変換される。これにより、転舵輪16の転舵が達成される。
ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸17と、ピニオンシャフト7に連なる出力軸18とに分割されている。これら入力軸17および出力軸18はトーションバー19を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸17に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー19が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸17および出力軸18が相対回転するようになっている。
トーションバー19を介する入力軸17および出力軸18の間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ20が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ21が設けられている。また、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)22が設けられている。また、操舵補助力を発生させるための電動モータ23が設けられている。
トルクセンサ20および車速センサ21からの検出信号が、ECU22に入力されるようになっている。ECU22は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ23を制御する。電動モータ23の出力回転がピニオンシャフト7に伝達され、ラックバー10の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。
また、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト3を回転可能に支持するステアリングコラム25を有している。操舵部材2が上側になるように、ステアリングシャフト3の中心軸線は、前後方向(水平方向)に対して傾斜している。
ステアリングコラム25は、ステアリングシャフト3の一部を収容するコラムチューブ26と、トルクセンサ20の少なくとも一部を収容するハウジング27とを有している。コラムチューブ26の端部と、ハウジング27の一方の端部とが互いに連結されている。また、ハウジング27の他方の端部に、ステアリングシャフト3に操舵力を与えるための上述の電動モータ23が連結されている。
電動モータ23は、回転可能な環状のロータ30と、このロータ30の径方向にロータ30に対向する環状のステータ31と、ロータ30およびステータ31を収容した筒状のモータハウジング32とを有している。電動モータ23は、インナーロータタイプのブラシレスモータである。
ロータ30は、ステアリングシャフト3の出力軸18とは同心に配置されている。ロータ30は、出力軸18に同行回転できるように、この出力軸18に固定されている。
ステータ31の内周面が、ロータ30の径方向にロータ30の外周面と対向している。また、ステータ31の外周面が、モータハウジング32に固定されている。ステータ31は、環状をなす単一のステータコア34と、ステータコア34に巻回された複数のコイル35とを有している。
また、電動モータ23は、複数のコイル35が電気的に接続されている結線部材としての結線板36を有している。
電動パワーステアリング装置1は、電動モータ23に電力を供給するための外部配線37を有している。また、電動パワーステアリング装置1は、外部配線37と上記結線板36とを互いに接続する接続部材としての一対のコネクタ38,39を有している。
外部配線37の一端は、ECU22に電気的に接続されている。外部配線37の他端は、一方のコネクタ38に電気的に接続されている。一対のコネクタ38,39は、互いに電気的に接続されており、必要に応じて互いに分離することができる。他方のコネクタ39が、結線板36に電気的に接続されている。また、他方のコネクタ39は、結線板36に支持されている。
また、電動パワーステアリング装置1は、電動モータ23のロータ30の回転角度位置を検出するための回転位置検出センサ41を有している。この回転位置検出センサ41としては、例えば、レゾルバ、ロータリーエンコーダを利用できる。
図2は、図1の要部の断面図であり、主に電動モータ23を示す。図1,図2を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト3を支持する第1、第2、第3、第4、および第5の軸受43,44,45,46,47を有している。
第1の軸受43は、ステアリングコラム25のコラムチューブ26の上端部に保持されている。第1の軸受43は、転がり軸受としての玉軸受である。第1の軸受43が、ステアリングシャフト3の上端部を回転可能に支持している。
図2を参照して、第2の軸受44は、ステアリングコラム25のハウジング27に保持されている。第2の軸受44は、転がり軸受としての玉軸受である。第2の軸受44が、ステアリングシャフト3の入力軸17を回転可能に支持している。
第3の軸受45は、ステアリングシャフト3の軸方向に関するモータハウジング32の上部に保持されている。第3の軸受45は、転がり軸受としての玉軸受である。第3の軸受45が、ステアリングシャフト3の出力軸18の上端部を回転可能に支持している。
第4の軸受46は、ステアリングシャフト3の軸方向に関するモータハウジング32の下部に保持されている。第4の軸受46は、転がり軸受としての玉軸受である。第4の軸受46が、ステアリングシャフト3の出力軸18の下部を回転可能に支持している。
第5の軸受47は、入力軸17と出力軸18との間に介在している。第5の軸受47は、出力軸18に保持され、入力軸17を回転可能に支持している。第5の軸受47は、滑り軸受である。なお、第5の軸受47は、入力軸17に保持され、出力軸18を回転可能に支持してもよい。
本実施形態では、電動モータ23とステアリングシャフト3とが、互いに同心に配置されている。また、電動モータ23が、ステアリングシャフト3の出力軸18を直接に駆動できるようにされている。すなわち、ステアリングシャフト3の出力軸18と、電動モータ23のロータ30とが、同行回転できるように互いに固定されている。
また、電動モータ23のロータ30が、ステアリングシャフト3を介して、第3および第4の軸受45,46により回転可能に支持されている。このように、第3および第4の軸受45,46は、ロータ30の支持用と、出力軸18の支持用とに、兼用されている。その結果、電動パワーステアリング装置1に用いられる軸受の数を少なくすることができる。
モータハウジング32は、筒部材49と、この筒部材49の両端を覆う一対の板状の端壁50,51とを有している。筒部材49の両端部に、対応する端壁50,51が取り付けられている。
また、モータハウジング32の一方の端壁50が、ステアリングコラム25のハウジング27に固定されている。具体的には、モータハウジング32の端壁50が、ステアリングコラム25のハウジング27と、単一の材料により一体に形成されている。
なお、筒部材49と、いずれか一方の端壁50,51とが、単一の部材により一体に形成され、単一の部品を構成していてもよい。また、ステアリングコラム25のハウジング27と、モータハウジング32の上述の一方の端壁50とが、互いに別部品に形成され、互いに固定されてもよい。以下では、筒部材49と、一対の端壁50,51との3つが、互いに別体に形成され、また、一方の端壁50とハウジング27とが、一体に形成されている場合に則して説明する。
ハウジング27は、第2の軸受44を保持する軸受保持孔52を有している。この軸受保持孔52の内周に第2の軸受44が嵌合されている。
一方の端壁50は、第3の軸受45を保持する軸受保持孔53を有している。この軸受保持孔53の内周に第3の軸受45が嵌合されている。
他方の端壁51は、第4の軸受46を保持する軸受保持孔54を有している。この軸受保持孔54の内周に第4の軸受46が嵌合されている。これらの3つの軸受保持孔52,53,54は、互いに同心に配置されている。
各端壁50,51の外周縁部には、筒部材49と連結するための連結部55,56が設けられている。
筒部材49の軸方向両端部は、対応する端壁50,51の連結部55,56に嵌合状態で連結するための連結部57,58を有している。
筒部材49の連結部57と、対応する端壁50の連結部55とは、固定ボルト60により互いに固定されている。筒部材49の連結部58と、対応する端壁51の連結部56とは、固定ボルト61により互いに固定されている。
モータハウジング32の内部に、ロータ30およびステータ31が収容されている。モータハウジング32を出力軸18が貫通している。出力軸18とロータ30とステータ31とモータハウジング32とは、互いに同心に配置されている。
ロータ30は、筒状のロータコア63と、ロータコア63の外周面に固定された環状の永久磁石64とを有している。
永久磁石64は、環状をなしている。永久磁石64は、ロータ30の周方向に離隔する複数の磁極を有する。ロータ30の周方向に関して、永久磁石64の外周面にN極とS極との磁極が複数箇所に交互に並んで形成されている。永久磁石64として、多極のリング磁石を用いてもよいし、複数枚のセグメント磁石を環状に配置して用いてもよい。
ロータコア63は、連結部材65を介して、出力軸18に同軸的に連結されている。連結部材65とロータコア63とが同行回転可能に、且つトルク伝達可能に連結されている。また、連結部材65と出力軸18とが同行回転可能に、且つトルク伝達可能に連結されている。
ステータ31は、環状の単一のステータコア34と、複数のコイル35とを有している。ステータコア34は、環状をなす単一のヨークと、このヨークの内周からステータ31の径方向内方に突出する突極としての複数のティースとを有している。
ステータコア34のヨークの外周面が、ステータ31の外周面を形成している。ステータコア34の各ティースの突出した先端部が、ステータ31の内周面を形成し、これとともにロータ30に近接して所定間隔を隔てて対向している。複数のティースは、互いに同じ形状に形成されていて、ステータ31の周方向Tについて所定間隔のスロットを挟んで相互に離隔して均等に配置されている。各ティースに、コイル35が巻回されている。
ステータ31の複数のコイル35には、3相交流の各相が印加される3相のコイル35、すなわち、U相のコイル35と、V相のコイル35と、W相のコイル35とが含まれている。各相のコイル35は、複数個のコイル35をそれぞれ含んでいる。各コイル35は、絶縁被覆された電線によりそれぞれ形成されている。U相のコイル35と、V相のコイル35と、W相のコイル35とが、この順を繰り返すように、ステータ31の周方向に順に並んでいる。なお、後述する図3には、U相のコイル35に符号35Uを、V相のコイル35に符号35Vを、W相のコイル35に符号35Wを付記している。
図2に戻って、本実施形態では、電動モータ23の各コイル35の電線の両端部が、モータハウジング32の一方の端壁50に形成された挿通孔67を通して導出されている。導出された各電線の各端部が、結線板36に電気的に接続されている。
結線板36は、各相のコイル35、すなわち、U相、V相およびW相のコイル35の電線の一方の端部と、上述の3相に対応する電力供給用の外部配線37(給電線)とを互いに電気的に接続する。
また、結線板36は、各相のコイル35の電線の他方の端部同士を電気的に接続している。これにより、3相のコイル35は、互いにY結線(スター結線)されている。
また、結線板36は、モータハウジング32の端壁50の外面68に、モータハウジング32の軸方向S1に対向して配置されている。結線板36は、モータハウジング32の外周に近接して配置されている。結線板36は、端壁50に、例えば、図示しない固定ボルトによりねじ止めで固定されている。
結線板36は、外部配線37および一対のコネクタ38,39を介してECU22に接続されている。
外部配線37は、3相交流の相ごとに設けられた複数(具体的には3つ)の被覆電線を有している。
一方のコネクタ38は、3相交流の相ごとに設けられる複数、例えば、3つの端子70と、単一のコネクタハウジング71とを有している。コネクタハウジング71は、複数の端子70を収容状態で保持している。コネクタハウジング71は、複数の端子70同士を互いに絶縁している。各端子70は、導電体としての金属部材により形成されており、外部配線37の対応する被覆電線が電気的に接続されている。
他方のコネクタ39は、3相交流の相ごとに用いられる複数、例えば、3つの端子72と、単一のコネクタハウジング73とを有している。コネクタハウジング73は、複数の端子72を収容状態で保持している。コネクタハウジング73は、複数の端子72同士を互いに絶縁している。各端子72は、導電体としての金属部材により形成されている。
一方のコネクタ38のコネクタハウジング71と、他方のコネクタ39のコネクタハウジング73とは、互いに分離可能に接続されている。これら両コネクタハウジング71,73同士が互いに連結された状態では、一対のコネクタ38,39の互いに対応する端子70,72同士が、互いに接触している。これにより、一対のコネクタ38,39の互いに対応する端子70,72同士が、互いに電気的に接続されるようになっている。
図3は、図1の結線板36の平面図である。図4は、図3のIV−IV断面の断面図である。図5は、図3の結線板36の分解図である。図3,図4を参照して、結線板36は、U相用の第1の導電体81と、V相用の第2の導電体82と、W相用の第3の導電体83と、中性点用の第4の導電体84と、絶縁体85とを有している。この絶縁体85は、上述の各導電体81,82,83,84同士を絶縁し、また、各導電体81,82,83,84を覆っている。結線板36は、環状をなしている。
図3,図5を参照して、第1の導電体81は、外部配線37からの給電用の単一の第1の端子87と、U相のコイル35を接続するための複数の第2の端子88と、これらの第1の端子87および第2の端子88を互いに電気的に接続する接続部89とを有している。
第1の端子87は、接続部材としての他方のコネクタ39の対応する端子72と電気的に接続されており、この端子72を介して外部配線37と電気的に接続されている。第2の端子88は、U相のコイル35の電線の一方の端部と電気的に接続されている。
第2の導電体82は、外部配線37からの給電用の単一の第3の端子91と、V相のコイル35を接続するための複数の第4の端子92と、これらの第3の端子91および第4の端子92を互いに電気的に接続する接続部93とを有している。
第3の端子91は、他方のコネクタ39の対応する端子72と電気的に接続されており、この端子72を介して外部配線37と電気的に接続されている。第4の端子92は、V相のコイル35の電線の一方の端部と電気的に接続されている。
第3の導電体83は、外部配線37からの給電用の単一の第5の端子95と、W相のコイル35を接続するための複数の第6の端子96と、これらの第5の端子95および第6の端子96を互いに電気的に接続する接続部97とを有している。
第5の端子95は、他方のコネクタ39の対応する端子72と電気的に接続されており、この端子72を介して外部配線37と電気的に接続されている。第6の端子96は、W相のコイル35の電線の一方の端部と電気的に接続されている。
第4の導電体84は、U相のコイル35を接続するための第7の端子99と、V相のコイル35を接続するための第8の端子100と、W相のコイル35を接続するための第9の端子101と、これらの第7の端子99、第8の端子100および第9の端子101を互いに電気的に接続する接続部102とを有している。
第7の端子99は、U相のコイル35の電線の他方の端部と電気的に接続されている。第8の端子100は、V相のコイル35の電線の他方の端部と電気的に接続されている。第9の端子101は、W相のコイル35の電線の他方の端部と電気的に接続されている。これにより、第4の導電体84を介して、U相、V相およびW相の各コイル35の他方の端部同士が互いに電気的に接続されている。第4の導電体84は、Y結線(スター結線)の中性点を形成している。
また、第1〜第9の端子87,88,91,92,95,96,99,100,101は、結線板36の周方向に関して互いに異なる位置に配置されている。
図4,図5を参照して、本実施形態では、結線板36は、積層板により構成されている。結線板36は、複数の金属板104と、複数の絶縁板105とを有している。
上述の第1〜第4の導電体81,82,83,84のそれぞれは、互いに異なる金属板104により形成されている。また、第1〜第3の導電体81,82,83のそれぞれは、単一の金属板104からなる。第4の導電体84は、複数の金属板104からなるが、単一部材により一体に形成されていてもよい。
また、上述の絶縁体85は、複数の絶縁板105により構成されている。各絶縁板105は、例えば、合成樹脂部材により環状に形成されている。このうちの4つの絶縁板105の一方の面には、凹部が形成されている。この凹部内に金属板104が収容されている。金属板104と絶縁板105とが、交互に積層されている。
例えば、絶縁板105と、第2の導電体82を形成する金属板104と、絶縁板105と、第1の導電体81を形成する金属板104と、絶縁板105と、第3の導電体83を形成する金属板104と、絶縁板105と、第4の導電体84を形成する金属板104と、絶縁板105とが、この順で結線板36の軸方向S2に積層されている。
各金属板104は、導電性を有している。各金属板104は、平板状の主体部106と、この主体部106から突出する複数の凸部107とを含んでいる。主体部106と、複数の凸部107とは、単一材料により一体に形成されている。主体部106は、結線板36の周方向に沿って延びており、円弧状をなしている。各凸部107は、主体部106から、結線板36の径方向外方に突出している。凸部107の先端が、絶縁板105から突出している。
第1〜第4の導電体81,82,83,84の各接続部89,93,97,102は、対応する金属板104の主体部106により形成されている。また、第1〜第9の端子87,88,91,92,95,96,99,100,101は、金属板104の凸部107により形成されている。
また、本実施形態の結線板36は、他方のコネクタ39と一体に形成されている。具体的には、結線板36の給電用の端子87,91,95を形成する金属板104の凸部107と、他方のコネクタ39の対応する端子72とは、単一材料により一体に形成されている。他方のコネクタ39の端子72は、金属板104から突出して延設された延設突起からなる。この延設突起は、対応する金属板104の凸部107の延設端から屈曲して、結線板36の軸方向S2に延びている。また、他方のコネクタ39の各端子72は、結線板36に一体的に固定されている。他方のコネクタ39のコネクタハウジング73は、結線板36に一体的に固定されている。
これにより、他方のコネクタ39は、結線板36により支持されている。また、他方のコネクタ39の端子72と結線板36の金属板104との電気的な接続、および他方のコネクタ39の端子72と結線板36の金属板104との機械的な連結を、一括して達成できる。
また、各金属板104は、材料としての金属板(図示せず)が打ち抜き成形されたプレス成形品からなる。これにより、金属板104を安価に形成できる。プレス成形品からなる金属板104の製造コストは、他の加工方法、例えば、旋削、ワイヤカットを用いる場合と比較して、安価になる。
また、金属板104の主体部106は、平板状をなしているので、主体部106の形成が容易である。例えば、従来の金属板を形成するための曲げ加工を省くことができる。また、金属板104の主体部106と絶縁板105とがそれぞれ平板状をなすので、金属板104と絶縁板105とを互いに積層し易い。これとともに、結線板36の構造が簡素化される。その結果、結線板36が小型化できる。また、結線板36の製造コストを低減することができる。
図2を参照して、以上説明したように、本実施形態の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は、操舵軸としてのステアリングシャフト3に操舵力を与えるための電動モータ23を備えている。この電動モータ23は、ステアリングシャフト3とは同軸に同行回転可能なロータ30と、このロータ30に対向するステータコア34およびステータコア34に巻回されたコイル35を含むステータ31と、ロータ30およびステータ31を収容した筒状のモータハウジング32と、上記コイル35を結線するための結線板36とを備えている。結線板36は、モータハウジング32の端壁50の外面68に対向して配置されていることを特徴とする。
本実施形態によれば、モータハウジング32の内側に、結線板36のスペースが不要になるので、モータハウジング32を軸方向S1に小型化できる。また、結線板36はモータハウジング32の外側に配置されるので、結線板36での結線が容易になる。その結果、結線板36が端壁50の内面に対向する場合に比較して、結線のために必要なスペースが小さくなる。従って、電動パワーステアリング装置1を軸方向S1に小型化できる。
また、結線板36はモータハウジング32の外側に配置されるので、結線板36のレイアウトの自由度が高くなる。その結果、結線板36が端壁50の内面に対向する場合に比較して、結線のために必要なスペースが小さくなる。
また、図4を参照して、本実施形態では、電動パワーステアリング装置1は、電動モータ23に電力を供給するための外部配線37と上記コイル35とを互いに接続する接続部材としてのコネクタ39を備えている。コネクタ39は、結線板36と一体に形成された端子72を含むようにしている。
この場合、コネクタ39の端子72を結線板36により支持することができる。端子72を支持するために、結線板36を利用できるので、端子72を支持するためのスペースを削減できる。その結果、電動パワーステアリング装置1をより一層小型化できる。
また、本実施形態では、上記結線板36は、複数の金属板104を含んでいる。上記端子72は、各金属板104から延設された延設突起を含んでいる。各延設突起と、対応する金属板104とは、単一の材料で一体に形成されている。
この場合、金属板104とコネクタ39の端子72とを電気的に互いに接続することができる。また、このような電気的な接続を、金属板104と端子72とを単一の材料で一体に形成することにより達成できるので、上述の電気的な接続のためのスペースを削減できる。その結果、電動パワーステアリング装置1をより一層小型化できる。
また、本実施形態では、上記結線板36は、複数の絶縁板105を含んでいる。各金属板104は、平板状の主体部106を含んでいる。金属板104の主体部106と、絶縁板105とが、交互に積層されている。
この場合、金属板104が平板状の主体部106を含むので、金属板104の構造を簡素化できる。その結果、湾曲板形状をなす従来の金属板を含む従来の結線板と比較して、結線板36の構造を簡素化できる。その結果、結線板36を小型化できる。
また、ステアリングシャフト3の軸方向に関して電動モータ23を小型化できるので、自動車の乗員室内へ電動パワーステアリング装置1を容易に組み込むことができる。
また、電動モータ23を小型化できるので、電動パワーステアリング装置1を小型化できる。その結果、本電動パワーステアリング装置1を、より小型の自動車に適用することができる。
結線板36およびコネクタ38,39をモータハウジング32の外側に配置したので、例えば、当該結線板36を内部に収容できないモータハウジングに、当該結線板36およびコネクタ38,39を適用することが可能となる。従って、結線板36およびコネクタ38,39を、より多くの種類の電動モータに共通化することができる。ひいては、相異なる電動モータをそれぞれ用いる複数種の電動パワーステアリング装置において、結線板36およびコネクタ38,39を共通化できる。
また、電動モータ23のロータ30の支持用と、ステアリングシャフト3の支持用とに、第3および第4の軸受45,46を兼用しているので、軸受の数を削減することができる。その結果、電動パワーステアリング装置1を安価にできる。
また、上述のように軸受の数を削減できるので、軸受同士を同心に配置することが容易に達成できる。その結果、ステアリングシャフト3を回転させるときの回転抵抗を小さくできる。また、電動パワーステアリング装置1の個体ごとの上述の回転抵抗のばらつきを小さくできる。
また、電動モータ23のロータ30とステアリングシャフト3とを互いに同心に配置したので、電動モータ23が径方向に突出することを抑制できる。
また、電動モータ23がステアリングシャフト3を直接に駆動するので、ステアリングシャフト3を駆動するための従来の減速機を廃止できる。その結果、例えば、減速機に起因する騒音を防止できる。また、部品点数を削減できる。
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、上述の第1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6は、結線板36の変形例の平面図である。図7は、図6のVII-VII 断面の断面図である。図6,図7を参照して、他方のコネクタ39の端子72は、結線板36の金属板104の主体部106の板面に沿う方向に、金属板104の対応する凸部107から延設されている。これにより、金属板104と端子72とが、平板形状をなすので、金属板104と端子72との加工コストを低減できる。
また、図示しないが、上述の各実施形態において、結線板36の第2、第4、第6〜第9の各端子88,92,96,99,100,101に対応する凸部107が、主体部106に対して屈曲状に形成されている場合も考えられる。
図8は、第2の実施形態の結線板36Aの平面図であり、一部を模式的に図示してある。図9は、図8の結線板36Aの断面図である。図8、図9を参照して、本実施形態では、結線部材としての結線板36Aが、上述の結線板36に代えて用いられている。結線板36Aは、上述の実施形態の結線板36とは、下記の点で異なっているが、他の点では同様に構成されており、同様に機能する。
結線板36Aは、単一の多層回路基板110と、この多層回路基板110に設けられこの多層回路基板110の板厚方向に延びる複数の筒状導電体111とを含んでいる。
多層回路基板110は、当該多層回路基板110の板厚方向に積層された複数の層、例えば、本実施形態では、第1〜第9の層121〜129を有している。第1〜第9の層121〜129は、この順で積層されている。
また、多層回路基板110は、上記各層121〜129を構成するために、複数の絶縁板113と、複数の導電体パターン114と、複数の絶縁膜115とを有している。
第1,第3,第5,第7および第9の層121,123,125,127,129は、絶縁層として機能する。具体的には、上記各層121,123,125,127,129は、絶縁板113によりそれぞれ構成されている。
また、第2,第4,第6および第8の層122,124,126,128は、導電体を含む層として機能する。具体的には、上記各層122,124,126,128は、導電体パターン114と絶縁膜115とによりそれぞれ構成されている。
各導電体パターン114は、上記板厚方向に隣接する絶縁板113に沿って、膜状の導電体、例えば、金属により形成されている。また、絶縁膜115は、上記板厚方向に隣接する絶縁板113に沿って膜状に形成されており、この絶縁板113に形成された導電体パターン114の周囲に設けられている。
また、各導電体パターン114は、上述の筒状導電体111と電気的に接続されている。第2,第4,第6および第8の層122,124,126,128の導電体パターン114は、互いに異なる筒状導電体111と接続されている。
具体的に説明すると、多層回路基板110は、当該多層回路基板110を板厚方向に貫通する複数の挿通孔116を有している。挿通孔116の内面に、筒状導電体111が金属により形成されている。例えば、図9において最も下方に図示された挿通孔116は、複数の絶縁板113を貫通している。また、当該挿通孔116は、第2の層122の導電体パターン114を貫通している。これにより、当該挿通孔116に設けられた筒状導電体111は、第2の層122の導電体パターン114と電気的に接続されている。一方で、当該挿通孔116は、導電体を含む他の層、すなわち、第4,第6および第8の層124,126,128の絶縁膜115を貫通している。
第2の層122の導電パターン114と、これに電気的に接続された複数の筒状導電体111が、U相用の第1の導電体81を構成している。
第4の層124の導電パターン114と、これに電気的に接続された複数の筒状導電体111が、V相用の第2の導電体82を構成している。
第6の層126の導電パターン114と、これに電気的に接続された複数の筒状導電体111が、W相用の第3の導電体83を構成している。
第8の層128の導電パターン114と、これに電気的に接続された複数の筒状導電体111が、中性点用の第4の導電体84を構成している。また、複数の絶縁板113と、複数の絶縁膜115とが、絶縁体85を構成している。
換言すれば、結線板36Aは、結線板36と同様に、U相用の第1の導電体81と、V相用の第2の導電体82と、W相用の第3の導電体83と、中性点用の第4の導電体84と、絶縁体85とを有しているといえる。
また、第1の導電体81は、第1の端子87と、第2の端子88と、接続部89とを有している。第2の導電体82は、第3の端子91と、第4の端子92と、接続部93とを有している。第3の導電体83は、第5の端子95と、第6の端子96と、接続部97とを有している。第4の導電体84は、第7の端子99と、第8の端子100と、第9の端子101と、接続部97とを有している。
上記各第1〜第4の導電体81〜84の接続部89,93,97,102は、対応する上述の層122,124,126,128の導電体パターン114により形成されている。また、各端子87,88,91,92,95,96,99,100,101は、対応する筒状導電体111により形成されている。
また、本実施形態では、互いに対応する結線板36Aの給電用の第1,第3および第5の端子87,91,95は、結線板36Aの面内に配置されている。第1,第3および第5の端子87,91,95と、他方のコネクタ39の線状の端子72Aとは、例えば、半田付けにより一体に形成されて、互いに電気的に接続されている。
また、本実施形態では、上記結線板36Aは、導電体としての導電体パターン114を含む第2,第4,第6および第8の層122,124,126,128と、絶縁層としての第1,第3,第5,第7および第9の層121,123,125,127,129とを交互に積層した多層回路基板110を含んでいる。この場合、結線板36Aに多層回路基板110が用いられるので、結線板36Aが小型になる。
図10は、第3の実施形態の結線部材130の平面図である。図11は、図10の結線部材130の模式的な分解図である。図12は、図10のXII-XII 断面の断面図である。本実施形態では、結線部材130が、上述の結線板36に代えて用いられている。
結線部材130は、結線板36と同様に、U相用の第1の導電体81と、V相用の第2の導電体82と、W相用の第3の導電体83と、中性点用の第4の導電体84と、絶縁体85とを有している。第1の導電体81は、第1の端子87と、第2の端子88と、接続部89とを有している。第2の導電体82は、第3の端子91と、第4の端子92と、接続部93とを有している。第3の導電体83は、第5の端子95と、第6の端子96と、接続部97とを有している。第4の導電体84は、第7の端子99と、第8の端子100と、第9の端子101と、接続部102とを有している。
結線部材130の上述の各部分は、上述の実施形態の結線板36の対応する各部分とは、下記の点で異なっているが、他の点では同様に構成されており、同様に機能する。
結線部材130は、電線組立体により構成されている。電線組立体は、複数の被覆電線131と、これらの被覆電線131を保持する複数の保持部材132とを有している。被覆電線131は、金属線材133と、この金属線材133を被覆する絶縁被覆部材134とを有している。
上記第1〜第4の導電体81,82,83,84のそれぞれは、互いに異なる被覆電線131の金属線材133により形成されている。絶縁体85は、複数の被覆電線131の絶縁被覆部材134と、複数の保持部材132とを含んでいる。
各被覆電線131は環状をなしている。2つの被覆電線131は、相対的に小径の環状をなしている。これら2つの被覆電線131の直径は、互いに等しくされている。残りの2つの被覆電線131は、相対的に大径の環状をなしている。これら残りの2つの被覆電線131の直径は、互いに等しくされている。
また、金属線材133は、環状をなす主体部135と、この主体部135から突出した複数の凸部136とを有している。主体部135は、絶縁被覆部材134により被覆されている。複数の凸部136は、金属線材133の周方向に関して互いに離隔して配置されている。相対的に小径の被覆電線131の金属線材133の各凸部136は、金属線材133の径方向の内方に突出している。相対的に大径の被覆電線131の金属線材133の各凸部136は、金属線材133の径方向の外方に突出している。各凸部136の近傍では、絶縁被覆部材134は除去されている。
上記各第1〜第4の導電体81〜84の接続部89,93,97,102は、対応する金属線材133の主体部135により形成されている。各第1〜第4の導電体81〜84の各端子87,88,91,92,95,96,99,100,101は、対応する金属線材133の凸部136により形成されている。
複数の保持部材132は、被覆電線131の周方向に関して、互いに離隔して配置されている。各保持部材132は、複数、例えば、4つの保持孔138を有している。各保持孔138は、単一の被覆電線131を保持している。4つの保持孔138は、モータハウジング32の軸方向および径方向に格子状に並んでいる。
複数の保持部材132により、4つの被覆電線131は、同心に配置されている。これとともに、相対的に小径の2つの被覆電線131は、モータハウジング32の軸方向S1に並んでいる。相対的に大径の2つの被覆電線131は、モータハウジング32の軸方向S1に並んでいる。これとともに、相対的に大径の一方の被覆電線131と、相対的に小径の一方の被覆電線131とが、モータハウジング32の径方向R1に互いに対向しており、これらの互いに径方向R1に対向する2つの被覆電線131は、モータハウジング32の軸方向S1に関して同じ位置に配置されている。相対的に大径の他方の被覆電線131と、相対的に小径の他方の被覆電線131とについても同様に配置されている。
また、本実施形態では、互いに対応する結線部材130の給電用の第1,第3および第5の端子87,91,95と他方のコネクタ39の線状の端子72Aとは、例えば、半田付け、かしめ等により一体に形成されて、互いに電気的に接続されている。
本実施形態の結線部材130では、安価な被覆電線131が利用されるので、結線部材130の製造コストを安価にできる。
保持部材132は4つの被覆電線131を格子状に並べて保持しているので、結線部材130を電動モータ23の径方向R1および軸方向S1の両方向に関してともに適度に小型化できる。その結果、結線部材130を、ひいては電動パワーステアリング装置1を小型化できる。
図13は、第4の実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置1Dの概略構成の模式図である。図14は、図13の要部の断面図であり、主に電動モータ23Dを示す。
本実施形態では、電動モータ23Dが、ステアリングシャフト3の上端部に設けられている。また、操舵部材2にトルクセンサ20Dが設けられている。これに伴い、ステアリングコラム25のハウジング27が廃止され、入力軸17、出力軸18およびトーションバー19が廃止されている。
操舵部材2は、中央部にあるハブ144と、環状のリム145と、リム145およびハブ144を連結する複数のスポーク146とを有している。
電動モータ23Dは、以下の点で上述の電動モータ23と異なり、他の点では同じである。電動モータ23Dは、モータハウジング32に回転可能に支持された一対の出力軸148を有している。ロータコア63は、一対の連結部材65を介して、一対の出力軸148に同軸的に連結されている。一方の出力軸148は、操舵部材2のハブ144と同行回転可能に連結されている。また、電動モータ23Dの他方の出力軸148は、ステアリングシャフト3の上端部と同行回転可能に連結されている。
電動モータ23Dのモータハウジング32は、ステアリングコラム25の軸方向上端部に固定されている。ステアリングシャフト3の軸方向に関して、電動モータ23Dはステアリングコラム25と操舵部材2との間に配置されている。また、電動モータ23Dの少なくとも一部(本実施形態では一部)は、操舵部材2のリム145の内側に配置されている。
トルクセンサ20Dは、操舵部材2のスポーク146と、リム145との間に介在している。トルクセンサ20Dは、感圧素子(図示せず)を含んでいる。操舵トルクは、リム145からスポーク146に伝達される。このときに操舵トルクの少なくとも一部(本実施形態では一部)が、リム145からトルクセンサ20Dを介してスポーク146に伝達される。このときに、操舵トルクの上記一部がトルクセンサ20Dにより検出される。
例えば、操舵トルクがリム145に作用すると、周方向の押圧力が、スポーク146とリム145とにそれぞれ設けられた周方向に対向する一対の対向面に作用する。一対の対向面間に、トルクセンサ20Dが介在している。周方向の押圧力が感圧素子により検出される。操舵トルクに応じて、上述の押圧力は変化し、この押圧力の大きさに応じて、感圧素子の出力信号が変化する。従って、感圧素子の出力信号に基づいて、操舵トルクを検知することができる。また、感圧素子は、両方向の操舵トルクを検出するために一対が設けられている。
なお、トルクセンサ20Dとしては、操舵部材2のスポーク146とリム145との結合部、またはその近傍部分に作用する力を検出するセンサを利用できる。また、トルクセンサ20Dとしては、上記結合部、またはその近傍部分に生じる歪みを検出するセンサを利用してもよい。また、トルクセンサ20Dは、操舵部材2のスポーク146とリム145との全ての結合部に設けてもよい。
また、結線板36は、軸方向下側にあるモータハウジング32の端壁50の外面68に対向して配置されており、ステアリングシャフト3の径方向に関して内方寄りに配置されている。
本実施形態では、電動モータ23Dがステアリングコラム25の軸方向上部に配置されているので、電動モータ23Dがステアリングコラム25の軸方向下部に配置される場合と比較して、電動モータ23Dと運転席の周辺部材との干渉が生じ難くなる。従って、本電動パワーステアリング装置をより多くの種類の車両に容易に適用できる。
ここで、上述の周辺部材は、運転席において電動パワーステアリング装置1Dの周辺に配置された部材であり、例えば、インストルメントパネル、リーンホース、配線、空調装置の吹出口形成部材である。なお、上述のリーンホースは、乗員室の前方部分に配置された自動車の一部を構成する構造部材であり、自動車の左右方向に沿って延びる金属製の筒状部材である。
また、ステアリングシャフト3の軸方向に関して、電動モータ23Dの一部と、操舵部材2のリム145とを、同じ位置に配置している。また、電動モータ23Dの一部を、操舵部材2のリム145の内側に配置している。これに加えて、電動モータ23Dは、減速機を介することなく、ステアリングシャフト3を直接に駆動するようにしている。その結果、電動パワーステアリング装置1Dを小型化できる。
また、第1の実施形態の各変形例としての結線板36、第2の実施形態の結線板36A、および第3の実施形態の結線部材130のいずれかを、第4の実施形態の電動モータ23Dに適用してもよい。
また、上述の各実施形態の各結線板36,36Aおよび結線部材130は、第1〜第4の導電体81〜84の少なくとも一つを含んでいればよい。また、上述の各実施形態の各結線板36,36Aおよび結線部材130は、固定対象としての端壁50に、直接に固定されてもよいし、間接的に固定されてもよい。また、上述の各実施形態の各結線板36,36Aおよび結線部材130は、端壁50に代えて端壁51の外面68に対向してもよい。また、上述の固定対象は、端壁50以外の部材、例えば端壁51であってもよいし、筒部材49であってもよいし、ステアリングコラム25であってもよい。
また、上述の第1〜第4の実施形態では、モータハウジング32の端壁50の外面68に対向する各結線板36,36Aおよび結線部材130が、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の電動モータ23,23Dに適用された例について説明したが、これに限らず、上述の各結線板36,36Aおよび結線部材130が、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の電動モータや、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の電動モータに適用されてもよい。
また、上述の実施形態では、本発明が、電動モータ23,23D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1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。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。
本発明の第1の実施形態の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の模式図である。 図1の要部の断面図であり、主に電動モータを示す。 図1の結線板の平面図である。 図3のIV−IV断面の断面図である。 図3の結線板の分解図である。 結線板の変形例の平面図である。 図6のVII-VII 断面の断面図である。 第2の実施形態の結線板の平面図である。 図8の結線板の断面図である。 第3の実施形態の結線板の平面図である。 図10の結線板の模式的な分解図である。 図10のXII-XII 断面の断面図である。 第4の実施形態の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の模式図である。 図13の要部の断面図であり、主に電動モータを示す。
符号の説明
1,1D…電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置)、3…ステアリングシャフト(操舵軸)、23,23D…電動モータ、30…ロータ、31…ステータ、32…モータハウジング、34…ステータコア、35…コイル、36,36A…結線板、37…外部配線、38,39…コネクタ(接続部材)、50,51…端壁、68…(端壁の)外面、72…端子(延設突起)、104…金属板、106…主体部、110…多層回路基板、113…絶縁板、114…導電体パターン(導電体)、121,123,125,127,129…絶縁層、122,124,126,128…導電体を含む層。

Claims (5)

  1. 操舵軸に操舵力を与えるための電動モータを備え、
    この電動モータは、操舵軸とは同軸に同行回転可能なロータと、このロータに対向するステータコアおよびステータコアに巻回されたコイルを含むステータと、ロータおよびステータを収容した筒状のモータハウジングと、上記コイルを結線するための結線板とを備え、
    上記結線板は、モータハウジングの端壁の外面に対向して配置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、
    上記電動モータに電力を供給するための外部配線と上記コイルとを互いに接続する接続部材を備え、
    上記接続部材は、結線板と一体に形成された端子を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
  3. 請求項2において、
    上記結線板は、複数の金属板を含み、
    上記端子は、各金属板から延設された延設突起を含み、
    各延設突起と、対応する金属板とは、単一の材料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。
  4. 請求項3において、
    上記結線板は、複数の絶縁板を含み、
    各上記金属板は、平板状の主体部を含み、
    金属板の主体部と、絶縁板とが、交互に積層されていることを特徴とする車両用操舵装置。
  5. 請求項1または2において、上記結線板は、導電体を含む層と絶縁層とを交互に積層した多層回路基板を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
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