JP2010221731A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータで発生される操舵補助力をステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して伝達するようにし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 that transmits a steering assist force generated by an electric motor to a steering shaft via a reduction mechanism in a reduction gear box.
この種の電動パワーステアリング装置にあっては、レゾルバを内蔵する電動モータを、ステアリング装置を構成するマニュアルステアリングギヤに、ウォーム及びホイールからなる又は遊星ギヤからなる減速機構を介して連結し、電動モータ及びこれに内蔵するレゾルバと制御装置との間をハーネス及びリード線で接続するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 In this type of electric power steering apparatus, an electric motor having a built-in resolver is connected to a manual steering gear constituting the steering apparatus via a speed reduction mechanism consisting of a worm and a wheel or a planetary gear. And the resolver built in this and the control apparatus are connected with a harness and a lead wire (for example, refer patent document 1).
このように、電動モータと制御装置との間をハーネスで接続する場合には、操舵補助力を発生させる電動モータを大出力化するためにはモータ電流を増大させる必要があるが、それに伴い電動モータを駆動制御する制御ユニットと電動モータとを接続しているモータハーネスの配線損失が大きくなり、効率が低下してしまう。また、レゾルバと制御装置との間をリード線で接続する場合には、外来ノイズや強磁界などによる影響を受け易いため、信号信頼性が低下する懸念や、信頼性確保のための電気的シールド部材の追加が必要となる場合があるなどの未解決の課題がある。 Thus, when the electric motor and the control device are connected by a harness, it is necessary to increase the motor current in order to increase the output of the electric motor that generates the steering assist force. The wiring loss of the motor harness connecting the control unit for driving and controlling the motor and the electric motor increases, and the efficiency decreases. Also, when connecting the resolver and the control device with lead wires, it is easily affected by external noise and strong magnetic field, etc., so there is a concern that the signal reliability will decrease, and an electrical shield to ensure reliability There are unsolved issues such as the need for additional members.
この未解決の課題を解決するために、ブラシ付きモータを適用し、このブラシ付きモータとこのブラシ付きモータ駆動する制御装置とを減速ギヤボックス上に互いに近接させて載置することにより、電動モータと制御装置との電機的接続をハーネスを用いることなく最短距離で行うにした電動パワーステアリング装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to solve this unresolved problem, an electric motor is applied by applying a motor with a brush and placing the motor with the brush and a controller for driving the motor with the brush close to each other on the reduction gear box. There has been proposed an electric power steering device in which electrical connection between the control device and the control device is performed at the shortest distance without using a harness (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献2に記載の従来例にあっては、ブラシ付き電動モータを適用するため、電動モータの回転角度を検出するレゾルバ等の角度検出器は必要としないものの、電動モータの軸方向の長さが長くなるため、車両搭載レイアウト性を確保するための障害となるという未解決の課題がある。また、電動パワーステアリング装置を右ハンドル車と左ハンドル車とで共用しようとする場合、ステアリングシャフトの中心軸からの電動モータの後端部等の構造物の突出量が長くなり、例えば左ハンドル車では干渉が発生していない場合でも、右ハンドル車に搭載しようとした場合、センターコンソールにあるエアコンユニットやオーディオユニットとの干渉が生じてしまい、結果として、右ハンドル車向けにミラー反転した構成の電動パワーステアリング装置を追加設定する必要が生じてしまうという未解決の課題がある。
However, in the conventional example described in
また、重量物である電動モータがステアリングシャフトの中心軸から離れた位置に固定されるため、結果的に重心もステアリングシャフトの中心軸から離れた場所となってしまい、モーメント振動が増加し、耐久信頼性の低下や振動による異音発生などの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、車両搭載レイアウト性を確保し、右ハンドル車と左ハンドル車での共用化が可能となり、さらにモーメント振動の低減と耐久信頼性を向上させ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。
In addition, since the heavy electric motor is fixed at a position away from the center axis of the steering shaft, the center of gravity is also located away from the center axis of the steering shaft, resulting in increased moment vibration and durability. There are unresolved issues such as reduced reliability and generation of abnormal noise due to vibration.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned unsolved problems of the conventional example, ensuring vehicle mounting layout, enabling sharing between right-hand drive vehicles and left-hand drive vehicles, and moment vibration. An object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of reducing the amount of power and improving the reliability of durability.
上記目的を達成するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータと、該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータは、フレーム外径に対して軸方向全長が短い扁平構造とされ、且つ前記減速ギヤボックスに、前記制御ユニットと近接されて固定されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention includes a steering column having a steering shaft to which a steering torque is transmitted, and a steering assist force via a reduction mechanism in a reduction gear box. An electric power steering apparatus comprising: an electric motor for transmitting the power; and a control unit for driving and controlling the electric motor, wherein the electric motor has a flat structure with a short axial total length with respect to the outer diameter of the frame, and The speed reduction gear box is fixed in proximity to the control unit.
この構成によると、電動モータが軸方向全長を短くした短い扁平構造とされ、この電動モータが減速ギヤボックスに制御ユニットと近接されて固定されているので、電動モータステアリングシャフトの中心軸からの突出量を短くすることができるとともに重心位置をステアリングシャフトの中心軸に近づけることができ、右ハンドル車と左ハンドル車とで共用することができ、さらに電動モータと制御ユニットとの間の電気的接続を最短距離で行うことができる。 According to this configuration, since the electric motor has a short flat structure with a short axial length, and the electric motor is fixed to the reduction gear box in close proximity to the control unit, the electric motor protrudes from the central axis of the steering shaft. The amount can be shortened and the position of the center of gravity can be brought close to the center axis of the steering shaft, which can be shared by right-hand drive cars and left-hand drive cars, and electrical connection between the electric motor and the control unit Can be performed at the shortest distance.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ステアリングシャフトの中心軸から前記電動モータの最遠部までを半径とする円内に、前記制御ユニットの前記ステアリングシャフトの中心軸からの最遠部が収まる構成とされていることを特徴としている。
この構成によると、ステアリングシャフトの中心軸から電動モータの最遠部までを半径とする円内に制御ユニットのステアリングシャフトの中心軸からの最遠部を収めることができ、車両搭載レイアウトの自由度を向上させて、右ハンドル車と左ハンドル車との共用を確実に行うことができる。
Further, the electric power steering apparatus according to the present invention includes a farthest portion from the central axis of the steering shaft of the control unit in a circle having a radius from the central axis of the steering shaft to the farthest portion of the electric motor. It is characterized by being configured to fit.
According to this configuration, the farthest part from the central axis of the steering shaft of the control unit can be accommodated in a circle having a radius from the central axis of the steering shaft to the farthest part of the electric motor, and the degree of freedom of the vehicle mounting layout Thus, the right-hand drive vehicle and the left-hand drive vehicle can be reliably shared.
さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記減速機構は、ステアリングシャフトに連結されたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合する前記電動モータの出力軸に連結されたウォームとで構成されていることを特徴としている。
この構成によると、減速機構がウォーム減速機構で構成され、ステアリングシャフトに連結されたウォームホイールに噛合するウォームに電動モータの出力軸が連結されているで、減速ギヤボックスのウォームホイールの接線上に電動モータが配設されることになり、電動パワーステアリング装置全体の構成を小型化することができる。
Furthermore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the speed reduction mechanism includes a worm wheel connected to a steering shaft and a worm connected to an output shaft of the electric motor meshing with the worm wheel. It is characterized by that.
According to this configuration, the speed reduction mechanism is constituted by a worm speed reduction mechanism, and the output shaft of the electric motor is connected to the worm that meshes with the worm wheel connected to the steering shaft. Since the electric motor is disposed, the overall configuration of the electric power steering apparatus can be reduced in size.
さらにまた、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御ユニットは、前記減速ギヤボックスの前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部の外周縁と、前記ウォームの中心軸との交点近傍に、前記ステアリングシャフトの中心軸と直交する平面に沿って配設されていることを特徴としている。
この構成によると、ウォームホイール収納部の外周縁と、ウォームの中心軸との交点近傍に制御ユニットをステアリングシャフトの中心軸と直交する平面に沿って配設することができ、電動モータと近接して制御ユニットを配置することができる。
Furthermore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the control unit is arranged near an intersection of an outer peripheral edge of a worm wheel storage portion for storing the worm wheel of the reduction gear box and a central axis of the worm. It is characterized by being arranged along a plane perpendicular to the central axis of the steering shaft.
According to this configuration, the control unit can be disposed along the plane perpendicular to the central axis of the steering shaft in the vicinity of the intersection between the outer peripheral edge of the worm wheel storage portion and the central axis of the worm, and close to the electric motor. The control unit can be arranged.
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ステアリングシャフトの中心軸から前記電動モータの最遠部までの半径は、前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部の外周直径の2倍以下に設定されていることを特徴としている。
この構成によると、ウォームホイール収納部の外周直径の2倍以下の範囲内に電動モータ及び制御ユニットを配置することができ、全体の構成を小型化することができる。
In the electric power steering apparatus according to the present invention, the radius from the central axis of the steering shaft to the farthest portion of the electric motor is set to be twice or less the outer diameter of the worm wheel storage portion that stores the worm wheel. It is characterized by being.
According to this configuration, the electric motor and the control unit can be disposed within a range of twice or less the outer diameter of the worm wheel storage portion, and the overall configuration can be reduced in size.
本発明によれば、減速ギヤボックスに軸方向全長が短い扁平構造の電動モータが制御ユニットと近接されて固定されているので、減速ギヤボックスに対する電動モータ及び制御ユニットの突出長を抑制して、車両搭載時のレイアウトの自由度を向上させることができるとともに、電動モータの重心位置をステアリングシャフトの中心軸に近づけることができ、モーメント振動の低減と耐久信頼性を向上させることができるという効果が得られる。また、右ハンドル車及び左ハンドル車のように、車両に対するステアリング機構の装着が左右で異なる場合でも、個別の電動パワーステアリング装置を用意することなく同一の電動パワーステアリング装置でレイアウトの自由度を確保しながら右ハンドル車及び左ハンドル車に装着することができるという効果が得られる。 According to the present invention, since the electric motor having a flat structure with a short axial total length is fixed to the control unit in the vicinity of the control unit, the protrusion length of the electric motor and the control unit with respect to the reduction gear box is suppressed, While improving the degree of freedom of layout when mounted on a vehicle, it is possible to bring the center of gravity of the electric motor closer to the center axis of the steering shaft, thereby reducing moment vibration and improving durability reliability. can get. In addition, even if the steering mechanism is mounted on the left and right cars, such as right-hand drive cars and left-hand drive cars, the same electric power steering device ensures the flexibility of layout without preparing separate electric power steering devices. However, the effect that it can mount | wear to a right-hand drive vehicle and a left-hand drive vehicle is acquired.
また、前記ステアリングシャフトの中心軸から前記電動モータの最遠部までを半径とする円内に、前記制御ユニットの前記ステアリングシャフトの中心軸からの最遠部が収まる構成とすることによより、電動モータ及び制御ユニットの減速ギヤボックスからの突出量を抑制して、小型化することができるとともに、車両搭載レイアウトの自由度をより向上させることができるという効果が得られる。 Further, by configuring the farthest part from the central axis of the steering shaft of the control unit within a circle having a radius from the central axis of the steering shaft to the farthest part of the electric motor, The amount of protrusion of the electric motor and the control unit from the reduction gear box can be suppressed to reduce the size, and the degree of freedom of the vehicle mounting layout can be further improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明によ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一例を示す概略構成図である。
図1において、符号1はステアリング機構である。このステアリング機構1は、車両後方側端部にステアリングホイール2を装着し、車両の右側に配設されたステアリングシャフト3を回転自在に内装するステアリングコラム4を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example in which an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention is applied to a right-hand drive vehicle.
In FIG. 1,
ステアリングシャフト3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5の車両の右側面側に配設されたピニオン軸5aに接続され、ステアリングギヤ機構5のラック軸5b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。
ステアリングコラム4には、電動パワーステアリング装置9が装着されている。この電動パワーステアリング装置9は、ステアリングコラム4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10が配設され、この減速ギヤボックス10に、軸方向がステアリングコラム4の軸方向と直交され、左方向に延長された例えばブラシレスモータで構成される電動モータ11が左方に突出して配設されている。
The vehicle front side end of the
An electric
この電動モータ11は、図2に示すように、減速ギヤボックス10の後述するウォームホイール収納部104の外周側に接線方向に形成されたギヤボックスフランジ107に装着されている。そして、減速ギヤボックス10におけるギヤボックスフランジ107の右側に電動モータ11の軸方向に直列配列された制御ユニット12が装着されている。
減速ギヤボックス10は、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを例えばダイキャスト成型することにより形成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
この減速ギヤボックス10は、図5及び図6に示すように、ウォーム21を収納するウォーム収納部102と、このウォーム収納部102の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォームに噛合するウォームホイール103を収納する車両前方側を開放したウォームホイール収納部104と、このウォームホイール収納部104の車両前方側に一体に同軸的に連結されたトルクセンサ105を収納するトルクセンサ収納部106と、ウォーム収納部102の開放端面に形成された電動モータ11を取付けるギヤボックスフランジ107と、トルクセンサ収納部106の車両後方側端に形成されたステアリングコラム4の先端を圧入する筒状のコラム取付部108と、前記ウォームホイール収納部104の開放端面を覆うボックスカバー109と、ウォーム収納部102とウォームホイール収納部104の一部に跨がって車体後方側を開放した箱状に形成され、制御ユニット12を装着する制御ユニット収納部110とを備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
また、トルクセンサ105は、図5で拡大図示するように、ステアリングシャフト3の入力軸3a及び出力軸3c間の捩じれ状態を磁気的に検出してステアリングシャフト3に伝達された操舵トルクをトルク検出素子としての一対の検出コイル105a及び105bで検出するように構成されている。
これら一対の検出コイル105a及び105bの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム4の中心軸と直交する方向に平行に外部に突出する外部接続端子105c,105d及び105e,105fが接続され、これら外部接続端子105c〜105fの突出部が中央部でステアリングコラム4の中心軸と平行に折り曲げられてL字状に形成されて、図5に示すように、制御ユニット収納部110と直角に形成された制御ユニット12の下面を案内する案内面111に形成された開口112から上方に突出されている。
Further, the
そして、ステアリングシャフトの出力軸3cがボックスカバー109の内周面に固定された転がり軸受109aによって回転自在に指示されている。
また、電動モータ11の連結部11bを装着するギヤボックスフランジ107には、図8に示すように、電動モータ11の後述する給電用バスバー13及びレゾルバ信号端子14を挿通する矩形状に開口した第1貫通穴107a及び第2貫通穴107bが形成されている。
The
Further, as shown in FIG. 8, the
また、電動モータ11は、図6に示すように、前端を開放した有底円筒状のモータフレーム11aと、このモータフレーム11aの前端を覆い減速ギヤボックス10に装着される連結部11bとを有する。モータフレーム11a内には励磁コイルが巻装されたモータステータ11cが配設されている。このモータステータ11c内にモータフレーム11aの底部に固定される後側軸受11d及び連結部11bに突出形成されたインロー部11eに固定される前側軸受11fによって出力軸11gが回転自在に支持されている。この出力軸11gのモータステータ11cに対向する位置に、表面に永久磁石11hを形成した表面磁石型のモータロータ11iが固定されている。このモータロータ11iの連結部11bに対向する位置に、ロータ回転角を検出するロータ回転角検出器としてのレゾルバ11jが配設されている。
As shown in FIG. 6, the
ここで、連結部11bには、図2及び図9に示すように、開放端側の連結部11bにおける外周面の180度離間した位置にフランジ部11kが形成されている。
そして、電動モータ11のモータステータ11cに巻装されたコイルに電気的に接続される例えば3本のモータ給電用バスバー13が連結部11bのインロー部11eの外側に突出されている。このモータ給電用バスバー13には、その連結部11b内位置及び連結部11bから突出された基部が直方体形状の合成樹脂からなるバスバー絶縁部13aで被覆されている。
Here, as shown in FIG.2 and FIG.9, the
For example, three motor power supply bus bars 13 that are electrically connected to the coils wound around the motor stator 11c of the
また、レゾルバ11jは、連結部11b内にインロー部11eと逆側に延長して一体に形成された円筒部11uの内周面に固定されたレゾルバステータ11vと、このレゾルバステータ11v内に挿通される出力軸11gに固定されたレゾルバロータ11wとを有する。
レゾルバステータ11vは、外部の信号処理回路から正弦波の励磁信号f(t)=A・sin(ωt)が入力されると、ロータの回転角θに応じた正弦波及び余弦波のレゾルバ信号Ys(=k・sin(θ)・f(t))及びYc(=k・sin(θ)・f(t))を出力する。
The resolver 11j is inserted into the resolver stator 11v, and a resolver stator 11v fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11u integrally formed extending in the connecting
When a sine wave excitation signal f (t) = A · sin (ωt) is input from an external signal processing circuit, the resolver stator 11v receives a sine wave and cosine wave resolver signal Ys corresponding to the rotation angle θ of the rotor. (= K · sin (θ) · f (t)) and Yc (= k · sin (θ) · f (t)) are output.
このため、これら励磁信号f(t)及びレゾルバ信号Ys,Ycを入出力するための夫々1対の励磁信号入力端子とレゾルバ信号出力端子とでなる例えば6本のレゾルバ信号端子14が、連結部11bのインロー部11eの外側で、前述した給電用バスバー13とインロー部11eの接線方向に直列となるように給電用バスバー13と所定間隔を保って突出されている。これらレゾルバ信号端子14の連結部11b内及び連結部11bからの突出部の基部が直方体形状の合成樹脂からなる信号端子絶縁部14aで被覆されている。
For this reason, for example, six
また、電動モータ11の出力軸11gには、図6に示すように、ウォーム21が一体に形成されており、このウォーム21の他端が減速ギヤボックス10のウォーム収納部102の底部に配設された軸受102aによって回転自在に支持されている。結局、ウォーム21を一体に形成された出力軸11gは3個の軸受11d、11f及び22aによって支持されており、出力軸11gとウォーム21とを分離した場合には、夫々について2個ずつ計4個の軸受を必要とするので、軸受1個分の距離を短くすることができるとともに、出力軸11gとウォーム21とを連結するカップリング部を省略できるので、この分の長さも短縮することができる。
Further, as shown in FIG. 6, a
このように、電動モータ11では、連結部11bから外方に突出するインロー部11eの内部に出力軸11gを回転自在に支持する前側軸受11fを固定したので、図2に示すように、モータフレーム11aの底板部から連結部11bのギヤボックスフランジ107との接面までの軸方向全長Lmをモータフレーム11aのフレーム外径Dfの2/3程度に短くした扁平構造とすることができる。このため、電動モータ11を後述するように、減速ギヤボックス10のギヤボックスフランジ107に装着した状態で、図3に示すように、ステアリングシャフト3の中心軸から電動モータ11の最遠部まで長さを半径Rmとしたときに、この半径Rmを後述する減速ギヤボックス10を構成するウォームホイール収納部104の外径Dwの2倍以内に収めることができ、ステアリングシャフト3をの中心軸を基準とした突出量を低減することができる。したがって、比較的重量が重い電動モータ11の軸方向全長Lmを短くできることから、電動パワーステアリング装置9全体の重心位置をステアリングシャフト3の中心軸に近づけることができる。
As described above, in the
そして、電動モータ11のフランジ部11kをギヤボックスフランジ107に当接すると、第1貫通穴107aにバスバー絶縁部13aが挿通されて給電用バスバー13の先端が制御ユニット12の内部に延長され、第2貫通穴107bに信号端子絶縁部14aが挿通内嵌されてレゾルバ信号端子14の先端が制御ユニット12の内部に延長される。
制御ユニット12は、図7に示すように、減速ギヤボックス10の制御ユニット収納部110に配設された回路基板31と、回路基板31全体を覆って制御ユニット収納部110に装着される例えば合成樹脂製のカバー32とで構成されている。また、図4に示すように、減速ギヤボックス10のギヤボックスフランジ107とは反対側の制御ユニット収納部110の端部裏面には、回路基板31と電気的に接続された外部接続用コネクタ39が設けられている。この外部接続用コネクタ39は電源コネクタ39aと信号コネクタ39bとで構成され、電源コネクタ39aにはバッテリ(図示せず)に接続した電機配線が車両前方から差し込まれ、信号コネクタ39bには、車体の各部の制御機器とのデータの授受を行なうCANなどのネットワークの信号配線が車両前方から差し込まれる。
Then, when the
As shown in FIG. 7, the
回路基板31は、図4及び図5に示すように、1枚の4層エポキシ樹脂のリジッド基板の前後方向の中央部に帯状部32を残すようにこの帯状部32に沿って平面側からルータによって2層分に相当する深さの切削溝部33,34をそれぞれ90度ずつ折曲げて折曲部35を形成することで、U字状で互いに対向するパワーリジッド基板部36及び制御リジッド基板部37を形成している。そして、パワーリジッド基板部36を、制御ユニット収納部110の底部に対向させて制御ユニット収納部110内に収納してねじ留めされている。また、制御リジッド基板部37は、制御ユニット収納部110に形成した支柱38上にねじ留めされている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
パワーリジッド基板部36は、半導体スイッチング素子、フェールセーフ用のリレー回路、ノイズ対策用のコイル、電源平滑用の電解コンデンサ等の発熱回路部品を実装している。また、図9に示すように、パワーリジッド基板部36の左端部には、電動モータ11の給電用バスバー13に電気的に接続されているとともに、図7に示す外部接続用コネクタ39の裏面に設けた電源用電極端子L1,L2が電気的に接続されている。
The power
制御リジッド基板部37は、詳細には示さないが、モータ電流検出用IC、トルク演算用IC42、演算処理装置、ゲート駆動用IC等を実装している。この制御リジッド基板部37の左端部には、図4に示すように、電動モータ11に内蔵されたレゾルバ11jのレゾルバ信号端子14が電気的に接続されているとともに、右端部には図7に示す外部接続用コネクタ39の裏面に設けた信号用電極端子L3〜L5が電気的に接続されている。
Although not shown in detail, the control
さらに、折曲部35には図示しないが、パワーリジッド基板部36に実装された半導体スイッチング素子、リレー回路、コイル等の回路部品と、制御リジッド基板部27に実装された演算処理装置、ゲート駆動回路等の回路部品との間を電気的に接続する配線パターンが形成されている。また、折曲部35の帯状部32に回路部品を実装することもできる。
Further, although not shown in the
ここで、制御ユニット12は、図2に示すように、正面から見て減速ギヤボックス10のウォームホイール収納部104の外周縁と、ウォーム21すなわち電動モータ11の出力軸11gの中心軸L1との交点位置近傍に制御ユニット12の中心位置が略存在するように載置することができ、しかも電動モータ11の連結部11bとギヤボックスフランジ107を挟んで対向し、ステアリングシャフト3の中心軸と直交する面内で直列となるように配設されているので、制御ユニット12のステアリングシャフト3の中心軸から最遠部となる位置Pcをステアリングシャフト3の中心軸から電動モータ11の最遠部までの距離を半径Rmとする円内に収めることができる。
Here, as shown in FIG. 2, the
次に、上記構成の電動パワーステアリング装置9を備えた車両について、作用効果を説明する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置9は、減速ギヤボックス10のギヤボックスフランジ107に、電動モータ11の連結部11bを当接するとともに、インロー部11eをギヤボックスフランジ107のインロー孔107cにインロー結合することにより、電動モータ11が減速ギヤボックス10に装着される。このとき、電動モータ11の出力軸11gに一体に連結されたウォーム21が減速ギヤボックス10のウォーム収納部102に挿通されて、ウォームホイール収納部104に収納されてステアリングシャフト3の出力軸3cに連結されたウォームホイール103に噛合する。
Next, the effect of the vehicle provided with the electric
In the electric
これと同時に、連結部11bの端面から出力軸11gに沿って突出する給電用バスバー13、レゾルバ信号端子14が、ギヤボックスフランジ107に設けた第1貫通穴107a、第2貫通穴107bをそれぞれ貫通して制御ユニット12のパワーリジッド基板部36及び制御リジッド基板部37に電気的に接続される。このため、従来の装置のように給電用バスバー、レゾルバ信号用端子が減速ギヤボックス10及び電動モータ11の外周から径方向外方に突出することはないとともに、モータハーネスや接続コードを使用して接続する必要もない。したがって、モータハーネスを使用する場合の配線損失を低減することができるとともに、外来ノイズや強磁界などによる影響を受けることがなく、良好な信号信頼性を確保することができる。また、電動パワーステアリング装置9の周囲に車両側部材等が配置されていても、これらの部材に電動パワーステアリング装置9の電気的接続部が干渉しないので、車両搭載レイアウト性を良好にすることができる。
At the same time, the power
また、電動モータ11の給電用バスバー13、レゾルバ信号端子14が装置9の外部に露出しないので、導電性異物の侵入を防止する部材(カバー部材等)が不要となり、部品点数が増大しないので製造コストの低減化を図ることができる。
また、3本の給電用バスバー13の基部側は直方体形状の合成樹脂からなるバスバー絶縁部13aで被覆されており、6本のレゾルバ信号端子14の基部側も直方体形状の合成樹脂からなる信号端子絶縁部14aで被覆されており、バスバー絶縁部13a、信号端子絶縁部14aが、ギヤボックスフランジ107の第1貫通穴107a及び第2貫通穴107bに挿通されているので、給電用バスバー13及びレゾルバ信号端子14と減速ギヤボックス10の絶縁性を確実に確保することができる。
Further, since the power
The base portions of the three power supply bus bars 13 are covered with a bus
また、電動モータ11の連結部11bに形成したインロー部11eを減速ギヤボックス10のギヤボックスフランジ107に形成したインロー孔107cにインロー結合するだけで、ウォームホイール収納部104に配置したウォームホイール103にウォーム21を容易に噛合することができるので、組立が容易となってさらに製造コストの低減化を図ることができる。
Further, the
そして、減速ギヤボックス10に装着された電動モータ11は、モータフレーム11aのフレーム外径Dfに対して軸方向全長Lmが短い扁平構造を有するので、ステアリングシャフト3の中心軸から電動モータ11の最遠部までの距離でなる半径Rmを短くすることができ、電動パワーステアリング装置9の近傍の部品と干渉することを抑制することができる。
The
このようにステアリングシャフト3の中心軸から電動モータ11の最遠部までの距離でなる半径Rmを短くできることから、図10に示すように、電動パワーステアリング装置9をステアリングシャフト3の中心軸を中心として時計方向に120度ずつ回転させた場合でもステアリンクシャフト3の中心軸からの突出量に変化はなく、車両搭載のレイアウト性を向上させることができる。
Thus, since the radius Rm, which is the distance from the central axis of the
このため、図11に示すように、上記実施形態のように、電動パワーステアリング装置9を右ハンドル車用に設置する場合でも、左ハンドル車用に設置する場合でも大きな変化を生じることはなく、センターコンソール200や車両ボディの左右の内壁との干渉を抑制することができ、右ハンドル車用及び左ハンドル車用で区別する必要なく、同一形状の電動パワーステアリング装置9で共用することができる。
Therefore, as shown in FIG. 11, as in the above-described embodiment, even when the electric
また、電動モータ11としてブラシレスモータを適用しているので、軸方向長さをブラシ付きモータに比較して短くすることができるとともに、ブラシの接触抵抗による損失が無く、モータ通電のためのワイヤハーネスを省略したことと相俟って、どちらか一方の低損失の手法のみでは成し得ない高い出力効率を実現する電動パワーステアリング装置を提供することができる。
Further, since a brushless motor is applied as the
さらに、電動モータ11の出力軸11gにウォーム21を一体に形成したので、両者間を接続するカップリングを省略することができるとともに、回転自在に支持する軸受数を3個に減少させることができるので、電動モータ11を減速ギヤボックス10のウォーム収納部102に接近させて装着することができ、この分電動モータ11の突出長を短くすることができる。
Further, since the
また、ステアリングシャフト3の中心軸から電動モータ11の最遠部までの距離である半径Rmが減速ギヤボックス10を構成するウォームホイール収納部104の外径Dwの2倍以下に設定することにより、電動パワーステアリング装置9の全体構成を小型化することができ、車両搭載レイアウト性をより向上させて、右ハンドル車及び左ハンドル車の共用化を促進することができる。
Further, by setting the radius Rm, which is the distance from the central axis of the
さらに、減速ギヤボックス10に重量の重い電動モータ11の突出量が少なくなるとともに、制御ユニット12が電動モータ11とは逆方向に突出して配設されているので、減速ギヤボックス10、電動モータ11及び制御ユニット12を含めた重心位置がステアリングシャフト3の中心軸位置に近づくことになる。このため、ステアリングシャフト3に伝達される振動による電動パワーステアリング装置9を回転させるモーメントが小さくなって、ステアリングシャフト3に伝達される振動の影響を受け難くなる。つまり、前述した従来例のように減速ギヤボックス10の片側に電動モータを大きく突出させて装着する場合には重心位置がステアリングシャフト3から大きく離れてしまうので、ステアリングシャフト3に伝達される振動が電動モータに伝達された場合に、電動パワーステアリング装置を回転させるモーメントが大きくなることから振動の影響を受け易くなり、支持ブラケットの機械的強度を大きくする必要がある。しかしながら、上記実施形態では、電動パワーステアリング装置9の重心位置をステアリングシャフトの中心軸に近づけることができるので、振動による電動パワーステアリング装置9を回転させるモーメントを小さくでき、電動パワーステアリング装置9を車体側に支持する取付ブラケットの機械的強度を低下させて簡易な構成とすることができる。
Further, since the protruding amount of the heavy
そして、上記構成を有する電動パワーステアリング装置9の車両への搭載が完了すると、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態としてパワーモジュール基板部36及び制御リジッド基板部37にバッテリから電力を供給すると、マイクロコントロールユニット(MCU)によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ105及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値をパワーモジュール基板36のゲート駆動回路に供給してインバータ回路を制御することにより、電動モータ11に三相交流駆動電流が流れて電動モータ11を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。
When the mounting of the electric
このため、電動モータ11からステアリングホイール2の操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム21及びウォームホイール103を介してステアリングシャフト3の出力軸3cに伝達されることにより、ステアリングホイール2を軽い操舵力で操舵することができる。
なお、上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に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、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用しても上記と同様の効果が得られる。
Therefore, a steering assist force corresponding to the steering torque of the
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a column assist type electric power steering device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to a pinion assist type or rack assist type electric power steering device. Even if applied, the same effect as described above can be obtained.
また、上記実施形態においては、ステアリングシャフト3の中心軸と電動モータ11の最遠部との距離を半径Rmとする円内にステアリングシャフト3の中心軸に対する制御ユニット12の最遠部Pcが収まる場合について説明したが、制御ユニット12のステアリングシャフト3の中心軸からの最遠部Pcを半径Rmの円に一致させるようにしてもよく、この場合には、電動パワーステアリング装置9の重心位置がよりステアリングシャフト3の中心軸に近づくので、振動によるモーメントの発生をより抑制することができる。
Further, in the above embodiment, the farthest portion Pc of the
また、上記実施形態においては、電動モータ11の給電用バスバー13及びレゾルバ信号端子14を外部に露出することなく制御ユニット12に電気的に接続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、電動モータ11の連結部11bの外周側に給電用バスバー13及びレゾルバ信号端子14を半径方向外方に突出させて形成し、これに応じて制御ユニット12に給電用バスバー13及びレゾルバ信号端子14に電気的に接続する端子部を形成して、両者を接触させて電気的に接続するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the power
さらに、上記実施形態においては、電動モータ11として、表面磁石型のモータロータ11i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、磁石埋め込み型(IPM)のブラシレスモータや、誘導モータなど、他の形式のブラシレスモータを適用することができる。
また、上記実施形態においては、回路基板31を折曲部35、パワーリジッド基板部36及び制御リジッド基板部37の一枚の基板で構成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、パワーリジッド基板部36及び制御リジッド基板部37を分離して2枚の回路基板で構成するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the surface magnet
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態においては、トルクセンサ105をトルク検出素子のみで構成し、その信号処理回路を制御ユニット12に内装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、トルクセンサ105をトルク検出素子105a,105b及びその信号処理回路で構成し、減速ギヤボックス10にトルク検出素子105a,105bを内装すると共に、トルク検出素子105a,105bに電気的に接続された信号処理回路を配設するようにしてもよく、この場合には減速ギヤボックス10単体の状態で、信号処理回路を校正することが可能であり、電動モータの影響を受けることなく信号処理回路の校正を行うことができる。そして、トルクセンサ105の信号処理回路の校正が済んだ減速ギヤボックス10へ電動モータ11を組付け、その後又はその前に制御ユニット12を組付けた段階で制御ユニット12及びトルク検出素子間の電気的接続並びに制御ユニット12及び電動モータ11間の電気的接続を行うことができ、組付け作業を容易に行うことができ、トルクセンサの精度を落とすことなく組付工程を簡略化することができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、電動モータ11をギヤボックスフランジ107にその軸方向をステアリングシャフト3と直交する方向として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、ステアリングシャフト3と交差する方向であればよい。
In the above-described embodiment, the case where the
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、4…ステアリングコラム、10…減速ギヤボックス、11…電動モータ、11a…モータフレーム、11b…連結部、11c…モータステータ、11e…インロー部、11g…出力軸、11i…モータロータ、11j…レゾルバ、21…ウォーム、31…回路基板、35…折り曲げ部、36…パワーリジッド基板部、37…制御リジッド基板部、39…外部接続コネクタ、102…ウォーム収納部、103…ウォームホイール、104…ウォームホイール収納部、105…トルクセンサ、106…トルクセンサ収納部、107…ギヤボックスフランジ、108…コラム取付部、110…制御ユニット収納部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電動モータは、フレーム外径に対して軸方向全長が短い扁平構造とされ、且つ前記減速ギヤボックスに、前記制御ユニットと近接されて固定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。 A steering column having a steering shaft to which steering torque is transmitted, an electric motor that transmits a steering assist force to the steering shaft via a reduction mechanism in a reduction gear box, and a control unit that controls the drive of the electric motor. An electric power steering device with
The electric power steering device according to claim 1, wherein the electric motor has a flat structure with a short axial total length with respect to an outer diameter of the frame, and is fixed to the reduction gear box in proximity to the control unit.
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