JP2010100237A

JP2010100237A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2010100237A
Application number: JP2008275383A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ozaki; 学士尾崎; So Sugiura; 創杉浦; Kazuo Nagatake; 和夫長竹
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】右ハンドル車用制御ユニットを左ハンドル車用制御ユニットに、又はその逆に使用する場合に、制御ユニットを構成する基板設計の簡素化を行うとともに、信頼性評価を省略する。
【解決手段】車両の右側及び左側の双方に装着可能なステアリング機構１Ａ，１Ｂに対して操舵補助力を発生する電動モータ１１Ａ，１１Ｂと、該電動モータを駆動制御する各種回路部品を実装するとともに、配線パターンを形成した回路基板１３Ａ，１３Ｂとを含み、前記車両の右側及び左側の一方に装着したステアリング機構１Ａに搭載される前記回路基板１３Ａの各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターン２２Ａの配置と前記車両の右側及び左側の他方に配設されたステアリング機構１Ｂに搭載される前記回路基板１３Ｂの各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターン２２Ｂの配置とが左右方向で線対称に形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の右側及び左側の一方に配設されたステアリング機構に搭載される電動パワーステアリング装置に関する。

従来の電動パワーステアリング装置として、例えばアシスト力を発生する三相モータと、三相モータの回転角センサと、モータ通電制御を行なう電気制御ユニットとを有する電動パワーステアリング装置をミラー配置させて、右ハンドル車用の設定であれば左ハンドル車に、左ハンドル車用の設定であれば右ハンドル車にそれぞれ搭載する際に、回転角センサをミラー配置せず、且つ三相モータのＶ相とＷ相を入れ替える、或いは回転角センサを三相モータに対して＋１２０度ずらして配置すると共に三相モータのＵ相とＶ相を入れ替える、或いは回転角センサを三相モータに対して＋２４０度ずらして配置すると共に三相モータのＵ相とＶ相を入れ替えるようにした電動パワーステアリング装置の車両搭載方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、右ハンドル用ステアリング装置と左ハンドル用ステアリング装置とで電動モータを共通化するようにした電動パワーステアリング装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３５２０６０号公報特開２００８−５６２２２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、三相モータ、回転角センサ及び電気制御ユニットをミラー配置させることにより、たとえば右ハンドル車用の設定を左ハンドル車用設定に変換するようにしているが、電気制御ユニットの端子についてはミラー配置することはなく同一の電気制御ユニットを使用するようにしているので、回転角センサの配置や電気制御ユニットと三相モータとの接続関係をミラー配置することはできず、接続関係を変更する必要があるという未解決の課題がある。

また、特許文献２に記載の従来例にあっては、減速ギヤボックスに装着する制御ユニット及び電動モータの装着を左右逆関係にするようにしているので、制御ユニットの構成を変更する必要がある。この場合、制御ユニットの各種素子の配置位置を左右反転させても、集積回路等のパッケージ化された部品についてはピン配置を同一であり、新規パターン設計を行わなければならず、位置付け的には完全に別の基板ということになり、信頼性評価をそれぞれの基板で行う必要があるという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、右ハンドル車用制御ユニットを左ハンドル車用制御ユニットに、又はその逆に使用する場合に、制御ユニットを構成する基板設計の簡素化と、信頼性評価を省略することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る電動パワーステアリング装置は、車両の右側及び左側の双方に装着可能なステアリング機構に搭載される電動パワーステアリング装置であって、前記ステアリング機構に対する操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータを駆動制御する各種回路部品を実装するとともに、配線パターンを形成した回路基板とを含み、前記車両の右側及び左側の一方に装着したステアリング機構に搭載される前記回路基板の各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターンの配置と前記車両の右側及び左側の他方に配設されたステアリング機構に搭載される前記回路基板の各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターンの配置とが左右方向で線対称に形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、制御ユニットを構成する回路基板に実装される各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターンを、ステアリング機構を車両右側及び左側の一方に搭載する場合と他方に搭載する場合とでミラー配置としたので、基板設計を簡素化しながら信頼性評価を省略することができ、開発期間を短くできるとともに、低コスト化することができるという効果が得られる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置を右ハンドル車に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図、図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置を左ハンドル車に適用した場合の概略構成図、図３は制御ユニットの回路基板を示す模式図である。
図１において、１Ａは右ハンドル車用のステアリング機構であり、このステアリング機構１Ａは、車両後方側端部にステアリングホイール２Ａを装着し、車両の右側面側に配設されたステアリングシャフト３Ａを回転自在に内装するステアリングコラム４Ａを有する。

ステアリングシャフト３Ａの車両前方側端部は例えばラックアンドピニオン機構で構成されるステアリングギヤ機構５Ａの車両の右側面側に配設されたピニオン軸５Ａａに接続され、ステアリングギヤ機構５Ａのラック軸５Ａｂの両端が夫々タイロッド６を介して転舵輪７に連結されている。
また、ステアリングコラム４Ａに、電動パワーステアリング装置９Ａが装着されている。この電動パワーステアリング装置９Ａは、ステアリングコラム４Ａに、例えばウォーム歯車機構で構成される減速ギヤボックス１０Ａが配設され、この減速ギヤボックス１０Ａに、軸方向がステアリングコラム４Ａの軸方向と直交され、右方向に延長された電動モータ１１Ａが配設されている。

さらに、電動モータ１１Ａのケースの車両前方側に、電動モータ１１Ａを駆動制御する制御ユニット１２Ａが配設されている。
この制御ユニット１２Ａには、図３（ａ）に示す回路基板１３Ａが内装されている。この回路基板１３Ａには、左端位置に電源コネクタ１４Ａ及び制御信号コネクタ１５Ａが配置されているとともに、電動モータ１１Ａの電力供給端子及び回転角センサの信号端子で構成される外部接続端子１６Ａが直接接続されている。

また、回路基板１３Ａには、実装された回路に電源を供給する電源回路１７Ａ、例えば減速ギヤボックス１０Ａに内装されるステアリングシャフト３Ａに伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示せず）からのトルク検出値や車速センサ（図示せず）で検出する車速が入力されて操舵補助トルク指令値を演算する例えばマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）で構成される演算処理回路１８Ａ、この演算処理回路１８Ａから出力される制御信号に基づいてパルス幅変調処理を行うパルス幅変調回路１９Ａ、このパルス幅変調回路１９Ａから出力されるパルス幅変調信号によって制御されるインバータ回路を構成するスイッチング素子を含むスイッチング回路２０Ａａ〜２０Ａｆ、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）との通信を行う通信処理回路２１Ａ等の回路部品が実装されている。そして、各回路間、電動モータ１１Ａの外部接続端子１６Ａとスイッチング回路２０Ａａ〜２０Ａｆとの間、電源コネクタ１４Ａと電源回路１７Ａとの間、信号制御コネクタ１５Ａと通信処理回路２１Ａとの間等に配線パターン２２Ａが形成されている。

一方、上記右ハンドル車用のステアリング機構に対して、左ハンドル車用のステアリング機構１Ｂは、図２に示すように、ステアリングコラム４Ｂに配設された減速ギヤボックス１０Ｂの左側に例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１１Ｂが配設され、この電動モータ１１Ｂのケースにおける車両前方側に制御ユニット１２Ｂが配設され、ステアリングコラム４Ｂに支持されたステアリングシャフト３Ｂが左右の転舵輪７にタイロッド６を介して接続されたステアリングギヤ機構５Ｂの左側に配設されたピニオン軸５Ｂａに連結されている。

そして、制御ユニット１２Ｂに内装された回路基板１３Ｂが、図３（ｂ）に示すように、前述した図２に示す右ハンドル用のステアリング機構に搭載する制御ユニット１２Ａの回路基板１３Ａに対して左右方向で線対称に完全ミラー状態に形成されている。
すなわち、回路基板１３Ｂの右端に電源コネクタ１４Ｂ及び制御信号コネクタ１５Ｂが配置されているとともに、電動モータ１１Ｂの電力供給端子及び回転角センサの信号端子で構成される外部接続端子１６Ｂが直接接続されている。

また、回路基板１３Ｂには、実装された回路に電源を供給する電源回路１７Ｂ、例えば減速ギヤボックス１０Ｂに内装されるステアリングシャフト３Ｂに伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示せず）からのトルク検出値や車速センサ（図示せず）で検出する車速が入力されて操舵補助トルク指令値を演算する例えばマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）で構成される演算処理回路１８Ｂ、この演算処理回路１８Ｂから出力される制御信号に基づいてパルス幅変調処理を行うパルス幅変調回路１９Ｂ、このパルス幅変調回路１９Ｂから出力されるパルス幅変調信号によって制御されるインバータ回路を構成するスイッチング素子を含むスイッチング回路２０Ｂａ〜２０Ｂｆ、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）との通信を行う通信処理回路２１Ｂ等の回路部品が実装されている。そして、各回路間、電動モータ１１Ｂの外部接続端子１６Ｂとスイッチング回路２０Ｂａ〜２０Ｂｆとの間、電源コネクタ１４Ｂと電源回路１７Ｂとの間、信号制御コネクタ１５Ｂと通信処理回路２１Ｂとの間等に配線パターン２２Ｂが形成されている。そして、電源回路１７Ｂ、演算処理回路１８Ｂ、パルス幅変調回路１９Ｂ、スイッチング回路２０Ｂａ〜２０Ｂｆ、通信処理回路２１Ｂ等の各種回路部品のピン配置も前述した右ハンドル車用のステアリング機構１Ａに搭載した制御ユニット１２Ａの回路基板１３Ａに実装された電源回路１７Ａ、演算処理回路１８Ａ、パルス幅変調回路１９Ａ、スイッチング回路２０Ａａ〜２０Ａｆ、通信処理回路２１Ａ等のピン配置に対して左右線対称に設けられている。

このように、上記実施形態によると、右ハンドル車用のステアリング機構１Ａに搭載する制御ユニット１２Ａに内装される回路基板１３Ａに実装される電源回路１７Ａ、演算処理回路１８Ａ、パルス幅変調回路１９Ａ、スイッチング回路２０Ａａ〜２０Ａｆ、通信処理回路２１Ａ等の回路部品の配置及び各回路部品のピン配置並びに配線パターン２２Ａと、左ハンドル用のステアリング機構５Ｂに搭載される制御ユニット１２Ｂに内装される回路基板１３Ｂに実装される電源回路１７Ｂ、演算処理回路１８Ｂ、パルス幅変調回路１９Ｂ、スイッチング回路２０Ｂａ〜２０Ｂｆ、通信処理回路２１Ｂ等の回路部品の配置及び各回路部品のピン配置並びに配線パターン２２Ｂを左右線対称として完全ミラー構成としたので、例えば右ハンドル用のステアリング機構１Ａに搭載する制御ユニット１２Ａに内装される回路基板１３Ａを基準として設計し、信頼性評価を行って回路基板１３Ａを完成させた場合に、左ハンドル用のステアリング機構５Ｂに搭載する制御ユニット１２Ｂに内装する回路基板１３Ｂについては、回路基板１３Ａに対して回路部品のピン配置を含めて完全なミラー化されているので、基本的な回路設計や信頼性評価を行う必要はなく、設計を簡略化することができるとともに信頼性評価を省略することができ、左ハンドル車用のステアリング機構５Ｂに搭載する制御ユニット１２Ｂに内装する回路基板１３Ｂを容易に製造することができる。このため、左ハンドル用のステアリング機構５Ｂに対する回路基板１３Ｂの設計コストを大幅に低減することができるとともに、開発期間も極端に短くすることができる。

なお、上記実施形態においては、制御ユニット１２Ａ及び１２Ｂを電動モータ１１Ａ及び１１Ｂに装着する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、制御ユニット１２Ａ及び１２Ｂを熱容量の大きい減速ギヤボックス１０Ａ及び１０Ｂに装着するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、電動モータ１１Ａ及び１１Ｂがブラシレスモータである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータを適用することもでき、この場合には、インバータ回路に代えてＨブリッジ回路を適用し、回転角センサを省略するようにすればよい。

さらに、上記実施形態においては、ステアリングギヤ機構としてラックアンドピニオン機構を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の構成のステアリングギヤ機構を適用するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、右ハンドル車用のステアリング機構１Ａに搭載する制御ユニット１２Ａに内装する回路基板１３Ａを基準として基本設計する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、左ハンドル車用のステアリング機構５Ｂに搭載する制御ユニット１２Ｂに内装する回路基板１３Ｂを基準として基本設計するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、回路基板１３Ａ及び１３Ｂが１枚の基板で構成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発熱し易い電動モータを駆動する駆動回路となるパルス幅変調回路、インバータ回路等のパワー素子を含む回路を実装するパワー基板と、演算処理回路、通信処理回路等を実装する制御基板との２種類の基板を使用する場合や１枚の回路基板にフレキシブル部を形成して折り曲げてパワー基板及び制御基板を形成する場合やさらには３以上の回路基板を使用する場合でも本発明を適用することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を右ハンドル車に適用した場合の概略構成図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を左ハンドル車に適用した場合の概略構成図である。電動パワーステアリング装置に適用し得る回路基板を示す平面図であって、（ａ）は右ハンドル車用回路基板を示す、（ｂ）は左ハンドル車用回路基板を示す。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…ステアリング機構、２Ａ，２Ｂ…ステアリングホイール、３Ａ，３Ｂ…ステアリングシャフト、４Ａ，４Ｂ…ステアリングコラム、５Ａ，５Ｂ…ステアリングギヤ機構、６…タイロッド、７…転舵輪、９Ａ，９Ｂ…電動パワーステアリング装置、１０Ａ，１０Ｂ…減速ギヤボックス、１１Ａ，１１Ｂ…電動モータ、１２Ａ，１２Ｂ…制御ユニット、１３Ａ，１３Ｂ…回路基板、１４Ａ，１４Ｂ…電源コネクタ、１５Ａ，１５Ｂ…制御信号コネクタ、１６Ａ，１６Ｂ…外部接続端子、１７Ａ，１７Ｂ…電源回路、１８Ａ，１８Ｂ…演算処理回路、１９Ａ，１９Ｂ…パルス幅変調回路、２０Ａａ〜２０Ａｆ，２０Ｂａ〜２０Ｂｆ…スイッチング回路、２１Ａ，２１Ｂ…通信処理回路、２２Ａ，２２Ｂ…配線パターン

Claims

車両の右側及び左側の双方に装着可能なステアリング機構に搭載される電動パワーステアリング装置であって、
前記ステアリング機構に対する操舵補助力を発生する電動モータと、
該電動モータを駆動制御する各種回路部品を実装するとともに、配線パターンを形成した回路基板とを含み、
前記車両の右側及び左側の一方に装着したステアリング機構に搭載される前記回路基板の各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターンの配置と前記車両の右側及び左側の他方に配設されたステアリング機構に搭載される前記回路基板の各種回路部品の接続ピン配置及び配線パターンの配置とが左右方向で線対称に形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。