JP2011037438A - パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウォームシャフト6と前記ウォームシャフトと噛み合うウォームホイール5とから構成されるウォームギヤと、前記ウォームギヤを収容するウォームギヤ収容部を有する第1ハウジング11と、1対の軸受15,18により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームシャフトに回転力を伝達する電動機100と、前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板300と、前記第1ハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成する第2ハウジング12と、前記第2ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、を有することとした。
【選択図】図4
Description
[モータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の全体構成]
(x−y平面およびy−z平面断面図)
実施例1につき図1ないし図6に基づき説明する。図1は本願モータ制御装置1を適用した電動パワーステアリング装置のx−y平面における部分断面図、図2はy−z平面における部分断面図、図3はx−z平面部分断面図、図4はx−z平面断面図、図5は分解斜視図である。なお、図1における電動パワーステアリング装置の軸方向と平行にy軸をとり、図1の図面に平行かつy軸と直交する方向をx軸と定義する。また、図1の法線方向をz軸と定義する。
第1ハウジング2aはギヤハウジング11、モータハウジング12、およびパワー系基板ハウジング13を有する。モータハウジング12とパワー系基板ハウジング13は一体に形成されている。モータハウジング12はギヤハウジング11に対しz軸負方向側に設けられ、パワー系基板ハウジング13はギヤハウジング11のz軸負方向側であってモータハウジング12のx軸正方向側に設けられている。
ギヤハウジング11は有底カップ形状であり、底面であるy軸正方向側には入力軸3を貫通させる貫通孔11aが設けられている。またy軸負方向側には開口部11bが設けられ、この開口部11bから順にピニオン軸4、ウォームホイール5、制御系基板300、トルクセンサTSが収装される。
図2ないし図5に示すように、モータハウジング12はモータ100を収容し、z軸負方向端部において開口してモータ挿入口12aが形成され、モータ100が挿入される。モータハウジング12のz軸正方向端部にはセンサ取付部12b(図5参照)が設けられ、z軸正方向側から回転位置センサ130が取り付けられる。
パワー系基板ハウジング13は放熱性を考慮したアルミダイキャスト部材であり、内部にパワー系基板400を収容する。図2に示すように、パワー系基板ハウジング13はパワー系基板400に設けられるパワー系素子420〜440を独立に、所定位置において収容するパワー系素子収容部13aを備えている。
第2ハウジング2bはy軸負方向からピニオン軸4を収容するとともに、第1ハウジング2aの開口部11bを閉塞する。
制御系基板300はパワー系基板400とウォームホイール5との間、すなわちモータ100とウォームホイール5との間であって、x−y平面に対し平行、すなわちウォームシャフト6に対し垂直に設けられている。この制御系基板300は、トルクセンサTSにより検出された操舵トルクに基づいてパワー系基板400に駆動指令を出力し、モータ100を駆動する。
パワー系基板400は第1ハウジング2a内において制御系基板300と隣接して配置され、ハーネス、コネクタ等により電気的に接続される。制御系基板300とパワー系基板400同士を隣接して設けることで、ハーネスやコネクタ等の電気的接続部材の短縮化を図っている。
パワー系基板400には少なくともリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440が設けられる。モータハウジング12のx軸正方向側は、モータ100の径方向外側(x軸正方向側)と制御系基板300のx軸正方向側部分によりデッドスペースとなるため、このデッドスペースに体積の大きいリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440を配置することで、装置の小型化を図っている。
図6は、インバータ410付近の詳細である。パワー系基板ハウジング13はz軸負方向側外周部にヒートシンク13b、z軸正方向側端部(パワー系基板400が挿入される開口部側)にインバータ搭載面13dを有する。
モータ100の駆動力はモータ100の回転軸上に設けられたウォームシャフト6を介してウォームホイール5に伝達される。ウォームシャフト6はピニオン軸4と一体回転するウォームホイール5と噛合っており、またピニオン軸4はy軸負方向側において図外のラックと接続する。これにより、モータ100の駆動力は操舵アシスト力としてラックを駆動する。
図4は、第1ハウジング2aのx−z平面断面図である。ロータ120は接続部材9によりウォームシャフト6と接続し、ウォームシャフト6およびロータ120はそれぞれ両端部において軸受15,17および16,18によって第1ハウジング2aに支持される。
従来、電動式パワーステアリング装置等におけるモータ制御装置にあっては、モータを駆動制御する制御系基板は基板用のハウジングに収容されているが、この基板用のハウジングは電動モータのハウジングやウォームギヤのハウジングとは別体に設けられているため、装置全体が大型化するという問題があった。
実施例2につき図6ないし図10に基づき説明する。基本構成は実施例1と同様である。実施例2は本願モータ制御装置1を油圧パワーステアリング装置へ適用した例であり、実施例1のギヤハウジング11の代わりに油圧パワーステアリングユニット200をモータ制御装置1に接続する。また、実施例2ではモータ制御装置1と油圧パワーステアリングユニット200内のポンプPとの間にハウジングカバー50を設けた点でも実施例1と異なる。
図7は、モータ制御装置1を適用した油圧パワーステアリング装置のシステム構成図である。油圧パワーステアリング装置は、モータ制御装置1、シリンダ40、ラック軸41、ピニオン42、転舵輪43、油圧パワーステアリングユニット200、ステアリングホイールSW、トルクセンサTS、制御バルブV、バッテリEを有する。油圧パワーステアリングユニット200にはリザーバタンク230、ポンプPが設けられている。なお、ラック軸41の軸方向をξ軸、鉛直方向をζ軸、図7の法線方向をη軸とする。
図8はモータ制御装置1とポンプP、リザーバタンク230を一体とした油圧パワーステアリングユニット200の斜視図、図9はη軸方向正面図、図10はξ軸方向正面図、図11はζ軸方向正面図、図12はξ−ζ平面部分断面図、図13はξ−ζ平面断面図である。
制御系基板300はパワー系基板400とポンプPとの間であって、モータ100のz軸正方向端部においてロータ120に対し垂直に設けられている。実施例1と同様、回転位置センサ130の出力端子131はz軸正方向に向かって設けられ、制御系基板300に対しほぼ垂直に接続される。また、基板両面に電動機側回路310、外側回路320が設けられている。
パワー系基板400は制御系基板300と隣接して配置され、モータハウジング12のx軸正方向側のデッドスペースに体積の大きいリレー420、コンデンサ430、およびノイズ除去コイル440を配置する。
ハウジングカバー50はモータハウジング12およびパワー系基板ハウジング13とポンプPとの間に設けられ、モータハウジング12およびパワー系基板ハウジング13の開口部であるz軸正方向側端部12c,13cを閉塞する。
実施例2では、一対の第1、第2ポート210,220(吐出口)を備えた可逆式のポンプPを備え、実施例1のモータ制御装置1によりポンプPを正/逆回転駆動することとした。実施例1の作用効果に示すようにモータ制御装置1はコンパクト化が図られているため、このモータ制御装置1を油圧パワーステアリング装置の動力源として使用することで、油圧パワーステアリング装置の構成を簡略化することができる。
〔実施例2−1〕
図14は、実施例2の構成を前提とし、一方向のポンプP'を用いてコントロールバルブ240によって作動油の吸入/吐出を切換える油圧パワーステアリング装置のシステム構成図である。この場合においても、実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
実施例3につき図15ないし図21に基づき説明する。基本構成は実施例1と同様である。実施例3はブレーキ制御装置への適用例であり、実施例1のギヤハウジング11の代わりにブレーキ制御ユニット500をモータ制御装置1に接続する点で異なる。
図15はモータ制御装置1を適用したブレーキ制御装置のシステム構成図である。実施例3におけるブレーキ制御装置はいわゆるブレーキバイワイヤシステムであり、前輪には液圧ブレーキ装置を備える一方、リヤ側は液圧を用いず電気的にブレーキ制御を行う方式を採用している。なお、4輪すべて液圧によるブレーキ制御を行ってもよく特に限定しない。
図16はモータ制御装置1とポンプP'、ブレーキ制御ユニット500を一体としたブレーキ制御ユニットのx−z平面部分断面図、図17は断面図である。モータ制御装置1は実施例1,2と同一構成であるため、異なる点についてのみ説明する。
実施例3では、車輪FL,FRの制動力を制御する油圧を供給するポンプP'と、ポンプP'から供給される液圧を制御する電磁弁510〜530を備えたブレーキ制御ユニット500を有し、このブレーキ制御ユニット500に実施例1,2と同一構成のモータ制御装置1を接続し、ポンプP'を駆動する。これにより、ブレーキ制御装置にあっても、本願モータ制御装置1を適用することにより実施例1,2と同様の作用効果を得ることができる。
〔実施例3−1〕
図18は、ブレーキ制御ユニットハウジング501のz軸正方向側にポンプカバー502を設けた例である。
図19は、制御系基板300を2枚1組の300a,300bとした例である。第1、第2制御系基板300a,300bはそれぞれ接続部材300cにより接続される。z軸正方向側の第1制御系基板300aはモータハウジング12、パワー系基板ハウジング13およびハウジングカバー50により収装され、z軸正方向側の第2制御系基板300bはブレーキ制御ユニットハウジング501とカバー503に収装される。第1〜第3電磁弁510〜530の接続端子511〜531は第2制御系基板300bに接続される。
図20は、制御系基板300を2枚1組とし、かつポンプカバー502を設けた例である。ポンプカバー502はカバー503内部に収装されてブレーキ制御ユニットハウジング501に設けられ、ポンプP'を液密に格納する。
図21は、ポンプカバーをモータ100のフロントプレート140と兼用した例である。
以上、実施例3−1〜3−4においても、実施例3と同様の作用効果が得られる。
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例1に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
6 ウォームシャフト
11 ギヤハウジング(第1ハウジング)
12 モータハウジング(第2ハウジング、ハウジング)
13 パワー系基板ハウジング
13b ヒートシンク
15 軸受
18 軸受
100 モータ(電動機)
300 制御系基板
410 インバータ
Claims (7)
- ウォームシャフトと前記ウォームシャフトと噛み合うウォームホイールとから構成されるウォームギヤと、
前記ウォームギヤを収容するウォームギヤ収容部を有する第1ハウジングと、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームシャフトに回転力を伝達する電動機と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記第1ハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成する第2ハウジングと、
前記第2ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームシャフトと前記ウォームシャフトと噛み合うウォームホイールとから構成されるウォームギヤと、
前記ウォームギヤを収容するウォームギヤ収容部を有する第1ハウジングと、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームシャフトに回転力を伝達する電動機と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記出力軸に対しほぼ垂直に配置され、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記第1ハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成する第2ハウジングと、
前記第2ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームシャフトと前記ウォームシャフトと噛み合うウォームホイールとから構成されるウォームギヤと、
前記ウォームギヤを収容するウォームギヤ収容部を有する第1ハウジングと、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームシャフトに回転力を伝達する電動機と、
前記電動機に電力を供給するインバータを搭載するパワー系基板と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記インバータを制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記第1ハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成する第2ハウジングと、
前記第2ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
前記第2ハウジングに設けられ、前記インバータの発熱を吸収するヒートシンクと、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームギヤを介して操舵アシスト力を操舵軸に伝達する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームギヤを構成するウォームシャフトに操舵アシスト力を伝達する電動機と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記ウォームギヤを収容するギヤハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームギヤを介して操舵アシスト力を操舵軸に伝達する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームギヤを構成するウォームシャフトに操舵アシスト力を伝達する電動機と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記出力軸に対しほぼ垂直に配置され、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記ウォームギヤを収容するギヤハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームギヤを介して操舵アシスト力を操舵軸に伝達する電動パワーステアリング装置のモータ制御装置であって、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームギヤを構成するウォームシャフトに操舵アシスト力を伝達する電動機と、
前記電動機に電力を供給するインバータを搭載するパワー系基板と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記インバータを制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記ウォームギヤを収容するギヤハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記1対の軸受のうち前記ウォームギヤ側に配置された軸受が取付けられる軸受取付部と、
前記ハウジングに設けられ、前記インバータの発熱を吸収するヒートシンクと、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - ウォームシャフトと前記ウォームシャフトと噛み合うウォームホイールとから構成されるウォームギヤと、
前記ウォームギヤを収容するウォームギヤ収容部を有する第1ハウジングと、
1対の軸受により軸支される出力軸を有すると共に前記ウォームシャフトに回転力を伝達する電動機と、
前記ウォームギヤと前記電動機の間に設けられ、前記電動機を制御するマイクロコンピュータが搭載された制御系基板と、
前記第1ハウジングと結合され、前記制御系基板が収容される基板収容部を構成する第2ハウジングと、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
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