JP2012143036A - 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パワー部60および制御部70は、モータ40の軸方向に設けられ、モータ40を制御する。電源コネクタ51はモータケース41から径方向外側に突出するよう設けられ、モータ40、パワー部60、および、制御部70に電力を供給する電源線が接続される。信号コネクタはモータケース41から径方向外側に突出するよう設けられ、モータ40を制御するための信号を制御部70に伝達する信号線が接続される。トルク信号コネクタ53は、モータケース41から径方向外側に突出するよう、軸方向の制御部70側に設けられ、トルク信号を制御部70に伝達するトルク信号線が接続される。トルク信号コネクタ53は、電源コネクタ51から所定の距離離間し、トルク信号コネクタ53の接続部531は軸方向のモータ40側を向くよう形成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格を小型にでき、高精度に制御可能な駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
これにより、駆動装置を異なる搭載環境に適用することができる。
これにより、トルク信号インターフェースと電源インターフェースとの距離を可及的に大きくすることができ、トルク信号に与える電磁気ノイズの影響を抑制する効果をより高めることができる。また、トルク信号インターフェースと電源インターフェースとは対称となるよう設けられているため、トルク信号インターフェースと電源インターフェースとの間に制御ユニットを配置することで、トルク信号インターフェースから制御ユニットまでの配線、および、電源インターフェースから制御ユニットまでの配線を可及的に短くすることができる。よって、配線コストを低減することができる。
これにより、例えば、二系統のインバータ回路の間に、制御ユニットの部品を配置し、部材間のスペースを有効活用することができる。
これにより、請求項7に係る発明が備える駆動装置は、モータを高精度に制御することができる。したがって、電動パワーステアリング装置を高精度に制御することができる。
これにより、モータケースの外壁およびステアリングコラムの外壁に沿ってトルク信号線を取回すことができる。また、電源インターフェース、信号インターフェース、および、トルク信号インターフェースを駆動装置の径方向外側に設けることで、駆動装置の軸方向の体格を小さくすることができる。よって、駆動装置をステアリングコラムの近傍に搭載する際、他の部材の配置が妨げられることを抑制することができる。
なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による駆動装置を図1〜図7に示す。本実施形態の駆動装置1は、電動パワーステアリング装置9(以下、「EPS」という。)に用いられる。駆動装置1は、コラム軸6に設けられたギアボックスのギア7と噛合している(図7参照)。駆動装置1は、ステアリング5の操舵トルクを検出するトルクセンサ8から出力されるトルク信号、及び図示しないCAN(Controller Area Network)から取得する車速信号に基づいて正逆回転することで、操舵のアシスト力を発生する(図7参照)。
まず、モータ40について説明する。モータ40は、モータケース41、ステータ42、ロータ43、シャフト44等を備えている。
モータケース41のコントローラ50側には、樹脂ガイド13が設けられている。樹脂ガイド13は、略環状に形成され、中心部が開口している。
性材料の薄板を積層してなる積層鉄心に巻線421が巻回することで形成される。
巻線421から引き出されたモータ線422は、樹脂ガイド13を通り過ぎて、コントローラ50側へ引き出されている。モータ線422は、制御基板71およびパワーモジュール90の径方向外側を通ってパワー基板61に電気的に接続されている。
一方、シャフト44は、コントローラ50の反対側の端部に出力端442を有する。出力端442は、シャフト44が回転することによって回転駆動される。出力端442は、ギア7と連結し、ギア7を回転させることによりコラム軸6に駆動力を印加する。
コントローラ50は、モータ40の軸方向のフレームエンド14とは反対側に設けられている。コントローラ50は、図1および図5に示すように、パワー基板61およびパワー基板61に実装されている電子部品、制御基板71および制御基板71に実装されている電子部品、ヒートシンク80、パワーモジュール90、電源コネクタ51、信号コネクタ52、ならびに、トルク信号コネクタ53等から構成される。ここで、特許請求の範囲における「制御ユニット」は、パワー基板61およびパワー基板61に実装されている電子部品、制御基板71および制御基板71に実装されている電子部品、ならびに、パワーモジュール90等から構成される。また、特許請求の範囲における「電源インターフェース」、「信号インターフェース」、および、「トルク信号インターフェース」は、それぞれ電源コネクタ51、信号コネクタ52、および、トルク信号コネクタ53に相当する。
信号コネクタ52は、信号線520と接続する接続部521を有し、例えば車速信号等を制御部70に供給する(図6参照)。図3および図4に示すように、電源コネクタ51および信号コネクタ52は、接続部511および接続部521が軸方向のカバー11側を向くよう形成されている。
図6に示すように、駆動装置1は、モータ40およびコントローラ50から構成されている。モータ40は、ブラシレスモータである。モータ40は、コントローラ50により電流の供給および駆動が制御される。
第1平滑コンデンサ62とチョークコイル64とは、フィルタ回路を構成し、電源100を共有する他の装置から伝わるノイズを低減する。また、駆動装置1から電源100を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。チョークコイル64は、電源100と電源リレー97、98との間の配線に直列接続され電源変動を減衰する。
他方のインバータ回路92は、上述した一方のインバータ回路91と同様の構成であるので説明を省略する。
検出電圧増幅部753は、シャント抵抗99の両端電圧を検出し、その両端電圧を増幅してマイコン72へ出力する。
制御基板71上のマイコン72は、位置センサ74、トルクセンサ8、シャント抵抗99等からの信号に基づき、車速に応じてステアリング5の操舵をアシストするように、プリドライバ73を介してPWM制御により作出されたパルス信号を生成する。
本実施形態では、電源コネクタ51、信号コネクタ52、および、トルク信号コネクタ53は、駆動装置1の径方向外側に設けられている。これにより、駆動装置1の軸方向の体格を小さくすることができ、駆動装置1を小型にできる。
本実施形態では、トルク信号コネクタ53は、接続部531が軸方向のモータ40側に向くよう形成されている。このため、モータ40の外壁、および、コラム軸6に沿ってトルク信号線530を配置することができる(図7参照)。よって、トルク信号線530が他部材との干渉を抑制することができる。
本実施形態では、二組のインバータ回路91、92を構成する二つのパワーモジュール90を備える。このため、二つのパワーモジュール90の間にコントローラ3の部材を配置することで、部材間のスペースを有効活用することができる。
第2実施形態の駆動装置を図8および図9に示す。図8および図9に示すように、本実施形態では、電源コネクタ55の接続部551および信号コネクタ56の接続部561は、筒部材12の径方向外側に向いて形成されている。
本実施形態では、電源コネクタ55の接続部551および信号コネクタ56の接続部561は、筒部材12の径方向外側に向いて形成されているため、駆動装置2の軸方向の体格をさらに小さくすることができる。
第3実施形態の駆動装置を図10および図11に示す。図10および図11に示すように、本実施形態では、電源コネクタ57の接続部571および信号コネクタ58の接続部581は、軸方向のモータ40側に向いて形成されている。
この構成により、本実施形態では、駆動装置3の軸方向の体格は上記第1実施形態に比べて小さくなり、駆動装置3の径方向の体格は上記第2実施形態に比べて小さくなる。よって、駆動装置3の体格をさらに小型化することができる。
上述した実施形態では、モータのギアボックスと反対側にコントローラを設けた。これに対し、他の実施形態では、モータとギアボックスとの間にコントローラを設けてもよい。この場合、モータのシャフトは、対峙するヒートシンクの間に形成される空間を通過しつつ、制御基板およびパワー基板を貫通し、ギアボックス側へ延設される。
上述した実施形態では、二系統のインバータによりモータを駆動した。これに対し、本発明は、一系統または三系統以上のインバータによりモータを駆動してもよい。
上述した実施形態では、電源コネクタとトルク信号コネクタとは、点対称となるよう形成されている。これに対し、他の実施形態では、電源コネクタとトルク信号コネクタとは筒部材の周方向のどこに形成しても良い。
このように、本発明は、上述した実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
6 ・・・トルクセンサ
9 ・・・電動パワーステアリング装置
20 ・・・ステータ
40 ・・・モータ
41 ・・・モータケース
43 ・・・ロータ
44 ・・・シャフト
50 ・・・コントローラ
51、55、57・・・電源コネクタ(電源インターフェース)
52、56、58・・・信号コネクタ(信号インターフェース)
53 ・・・トルク信号コネクタ(トルク信号インターフェース)
60 ・・・パワー部(制御ユニット)
70 ・・・制御部(制御ユニット)
421 ・・・巻線
Claims (8)
- 入力トルクを検出するトルクセンサが検出したトルク信号に基づいてアシストトルクを出力する駆動装置であって、
外郭を形成する筒状のモータケース、前記モータケースの径方向内側に配置され複数相を構成するよう巻線が巻回されたステータ、前記ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対して相対回転可能に設けられるロータ、および前記ロータの中央に設けられ前記ロータと共に回転するシャフトを有し、前記ロータの回転により前記シャフトから前記アシストトルクを出力するモータと、
前記モータケース内の前記モータの軸方向に収容され、前記トルク信号に基づき前記モータを制御する制御ユニットと、
前記モータケースから径方向外側に突出するよう設けられ、前記モータおよび前記制御ユニットに電力を供給する電源線が接続される電源インターフェースと、
前記モータケースから径方向外側に突出するよう設けられ、前記モータを制御するための信号を前記制御ユニットに伝達する信号線が接続される信号インターフェースと、
前記モータケースから径方向外側に突出するよう、前記モータケースの軸方向の前記制御ユニット側に設けられ、前記トルク信号を前記制御ユニットに伝達するトルク信号線が接続されるトルク信号インターフェースと、を備え、
前記トルク信号インターフェースは、前記電源インターフェースから所定の距離離間し、前記トルク信号インターフェースの前記トルク信号線との接続部は、前記モータケースの軸方向の前記モータ側を向くよう形成されていることを特徴とする駆動装置。 - 前記信号インターフェースは、前記電源インターフェースと一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 前記電源インターフェースの前記電源線との接続部は、前記モータケースの径方向外側を向くよう形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の駆動装置。
- 前記電源インターフェースの前記電源線との接続部は、前記モータケースの軸方向を向くよう形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の駆動装置。
- 前記トルク信号インターフェースは、前記電源インターフェースとは、前記モータケースの中心軸線上の所定の点に対し、点対称となるよう設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 前記制御ユニットは、前記モータに駆動電力を供給する二系統のインバータ回路を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の駆動装置を備え、
前記入力トルクは、運転者による操舵トルクである電動パワーステアリング装置。 - 前記駆動装置は、ステアリングコラムの近傍に設けられ、前記ステアリングコラムに対し前記アシストトルクを与えることを特徴とする請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。
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