JP2009298372A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【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
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。)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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