JP2016082614A - 駆動装置、及び、電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載された電動パワーステアリング装置は、動力源として用いられるモータのモータケース内に光学式などによる水検出センサを備えている。この電動パワーステアリング装置は、水検出センサによりモータケース内に所定量の水が浸入したことを検出した場合、車室内のインストルパネルに設けられた表示装置に警告を表示する。これにより、この電動パワーステアリング装置は、モータケース内で水が凍結してモータの回転が妨げられるおそれがあることを運転者に知らせている。
また、特許文献1に記載の水検出センサは、凍結によりモータの回転を妨げる程度の量の水がモータケース内に浸入した場合に、表示装置に警告を表示する。そのため、電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられる駆動装置が、モータと、そのモータの駆動を制御する制御部とが一体に構成されたものである場合、その水がモータケースから制御部に浸入すると、制御部が備える電子回路が故障するおそれがある。電子回路が故障すれば、例えば電動パワーステアリング装置の停止など、種々の問題が発生することが懸念される。
絶縁材により被覆された線材をステータのスロットに配設することによりコイルが形成される。コイルを形成する線材のうち、車両に駆動装置が設置される際に重力方向下側に位置する箇所の線材が絶縁材から露出した部分が露出部となる。
制御部は、コイルへの通電を制御する。検出手段は、モータケースの内側に浸入した導電性の液体が露出部に接触した際に制御部からコイルに流れる電流の変化を検出する。
ギアシステムは、駆動装置が備えるフレームエンドの孔から突出するシャフトの出力端に接続される。ギアハウジングは、ギアシステムを収容すると共に、フレームエンドが固定される。フレームエンドの孔の周りで、フレームエンドとギアハウジングとの間に環状の防水部材が設けられる。
本発明の第1実施形態を図1〜図5に示す。第1実施形態の電動パワーステアリング装置1は、運転者のステアリング操作を駆動装置2の動力により補助するものである。
図1に示すように、運転者がステアリングホイール3を操舵する回転運動はコラム軸4を経由してピニオンギア5に伝達され、そこに噛合うラック軸6の直線運動に変換される。そのラック軸6の変位量に応じて操舵輪7が操舵される。
なお、ギアシステム9は、プーリ11,13及びベルト12による構成に限ることなく、複数のギアによる構成としてもよい。
なお、本実施形態の駆動装置2は、車両に搭載された際に、シャフト24の回転軸が重力方向に対して交差するように設置される。なお、図2〜図4では、重力方向の上下を矢印で示している。
ステータ22は、磁性体から円筒状に形成され、モータケース21の内側に固定されている。
コイル27は、ステータ22のスロット29に対し、ほぼU字形の線材30が制御部50側からギアシステム9側に向けて挿し込まれ、スロット29からギアシステム9側に突出した線材30の端部が、他のU字形の線材30の端部と溶接されることにより形成されたものである。線材30は、絶縁材により被覆されている。線材30の溶接箇所31は、溶接がされた後に絶縁材によりコーティングされている。
本実施形態では、一方の駆動系統の三相巻線をU1相、V1相、W1相と称し、他方の駆動系統の三相巻線をU2相、V2相、W2相と称する。図5では、U1相、V1相、W1相はY結線され、U2相、V2相、W2相もY結線されている。なお、これらはデルタ結線されたものであってもよい。
なお、図5では、U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相を、それぞれU1、V1、W1、U2、V2、W2と表記している。
本実施形態の水は、特許請求の範囲に記載した「導電性の液体」の一例に相当する。
本実施形態の仕切板26と防水ゴム34は、特許請求の範囲に記載の「遮蔽手段」の一例に相当する。
シャフト24は、ロータ23の回転中心に固定され、ロータ23と共に回転する。シャフト24とロータ23とは、図示していないローレットなどにより、相対回転不能に固定されている。
フレームエンド25は、Oリング40の径内側で、且つ、シャフト24を支持する第1ベアリング36よりも重力方向下側に位置する箇所に呼吸孔41を有している。呼吸孔41は、ギアハウジング10の内側の空間と、モータケース21の内側の空間とを連通し、空気の流通を可能にしている。
図5に示すように、基板51には、チョークコイル54、コンデンサ55、電源スイッチ56、回転角センサ57、電流検出回路58、マイコン59、プリドライバ60及びインバータ回路61,62などが実装されている。
チョークコイル54とコンデンサ55は、フィルタ回路を構成し、バッテリ63を共有する他の装置から制御回路に伝わるノイズを低減するとともに、制御回路からバッテリ63を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル54は、バッテリ63からインバータ回路61,62に入力される電圧の脈動を抑制し、平滑化する。
なお、本実施形態のスイッチング素子611〜616は、MOSFET(金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)である。以下、スイッチング素子611〜616をMOS611〜616という。
プリドライバ60は、三相電圧指令値に基づいてPWM信号を生成し、その信号をインバータ回路61,62のMOS611〜626のゲートに出力する。MOS611〜626がPWM信号に従ってスイッチング動作することで、インバータ回路61,62からコイル27の三相巻線に所望の交流電圧が印加される。
本実施形態の電流検出回路58は、特許請求の範囲に記載の「検出手段」の一例に相当する。
モータケース21内への水の浸入は、例えばOリング40の破損等による外部からの浸入、又は、ギアハウジング10の内側に浸入した水がフレームエンド25の呼吸孔41または第1ベアリング36を通じて浸入することが考えられる。
また、図5の破線L2に示すように、一方の駆動系統の三相巻線の同一相に複数の露出部28が設けられていた場合には、その複数の露出部28の間が水により導通する。
このとき、電流検出回路58は、シャント抵抗64により、第1系統インバータ回路61からコイル27に流れる電流の変化を検出する。マイコン59は、その電流の変化が検出されたとき、第1系統インバータ回路61への信号又はその電源スイッチ56への信号を制御することにより、一方の駆動系統の三相巻線U1,V1,W1への通電を停止し、他方の駆動系統の三相巻線U2,V2,W2への通電を継続する。
また、マイコン59は、その電流の変化が検出されたとき、車室内のインストルパネルに設けられた表示装置に警告を表示する。
なお、駆動装置2は、他方の駆動系統の三相巻線U2,V2,W2に供給する電流値を、第2系統インバータ回路62への信号又はその電源スイッチ56用への信号を制御することにより、徐々に低減することも可能である。
(1)第1実施形態では、コイル27を形成する線材30のうち、車両に駆動装置2が設置される際に重力方向下側に位置する箇所の線材30のみに絶縁材を設けることなく露出部28としている。電流検出回路58は、モータケース21の内側に浸入した水が露出部28に接触した際に制御部50からコイル27に流れる電流の変化を検出する。
これにより、モータケース21の内側に浸入した水が露出部28に接触すると、露出部28からその水を通じてモータケース21又はフレームエンド25などに電流が流れる。或いは、露出部28が1個の相に複数箇所形成されている場合には、その複数の露出部28の間を水を通じて電流が流れる。このとき、制御部50からコイル27に流れる電流量が増加する。電流検出回路58は、その電流量の変化を検出する。したがって、駆動装置2は、モータケース21内への水の浸入を、部品点数を増加することなく、簡素な構成で検出することができる。
これにより、駆動装置2は、モータケース21内へ水が浸入した場合、ステアリング操作のアシスト力を徐々に低減することで、制御部50に不具合が発生するおそれが生じたことを運転者に知らせることが可能である。また、駆動装置2は、コイル27に供給する電流を一度に遮断することなく、徐々に低減することで、安全性を保つことが可能である。
これにより、モータケース21の内側に浸入した水が露出部28に接触した場合、露出部28からモータケース21又はフレームエンド25などに電流が流れる。また、露出部28が1つの相に複数箇所形成されている場合には、その複数の露出部28と露出部28との間を水を通じて電流が流れる。そのため、電流検出回路58は、制御部50からコイル27に流れる電流量の増加を検出することが可能である。
これにより、駆動装置2は、モータケース21内への水の浸入により制御部50に不具合が発生するおそれが生じた場合、露出部28を形成している一方の駆動系統への通電を停止することにより、露出部28からの漏電又は発火等を防ぐことが可能である。
また、駆動装置2は、他方の駆動系統によるアシスト力を維持することで、安全性を保つことが可能である。なお、その他方の駆動系統に流す電流値は、徐々に低減することも可能である。
これにより、ギアハウジング10からフレームエンド25の孔35と第1ベアリング36を通じてモータケース21内へ水が浸入した場合、プレート39は、ロータ23とシャフト24を固定するローレットの溝などを経由して水が制御部50側へ流れることを防ぐことが可能である。
これにより、駆動装置2は、モータケース21内に浸入した水が制御部50側へ移動することを防ぐことが可能である。
これにより、仮にギアハウジング10の内側に水が浸入した場合、その水は呼吸孔41を通りモータケース21内に流れる。そのため、電動パワーステアリング装置1は、部品点数を増加することなく、ギアハウジング10内への水の浸入を駆動装置2側で検出することが可能である。
本発明の第2実施形態による駆動装置2を図6を参照して説明する。第2実施形態では、一方の駆動系統を構成する三相巻線のうち所定の相(例えばV1相)を形成する箇所の線材30を絶縁材から露出させて第1の露出部281とし、他の相(例えばW1相)を形成する箇所の線材30を絶縁材から露出させて第2の露出部282としている。すなわち、第2実施形態では、一方の駆動系統を構成する三相巻線U1、V1、W1のうちの2つの相V1、W1に露出部281,282が設けられている。
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(1)上述した実施形態では、駆動装置2の制御部50は、2系統の駆動系統を備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、駆動装置2の制御部50は、1系統又は3系統以上の駆動系統を備えるものとしてもよい。この場合でも、駆動装置2は、モータケース21内へ水が浸入した場合、コイル27に供給する電流を徐々に低減することで、安全性を保つことが可能である。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
2 ・・・駆動装置
21・・・モータケース
22・・・ステータ
23・・・ロータ
24・・・シャフト
25・・・フレームエンド
27・・・コイル
28,281,282・・・露出部
50・・・制御部
58・・・電流検出回路(検出手段)
Claims (9)
- 車両の電動パワーステアリング装置(1)に用いられる駆動装置(2)であって、
モータケース(21)と、
前記モータケースの内側に設けられたステータ(22)と、
前記ステータの内側に回転可能に設けられたロータ(23)と、
前記ロータの回転中心に固定されたシャフト(24)と、
前記シャフトの出力端側が挿通する孔(35)を有するフレームエンド(25)と、
絶縁材により被覆された線材(30)を前記ステータが有するスロット(29)に配設して形成されるコイル(27)と、
前記車両に前記駆動装置が設置される際に重力方向下側に位置する箇所の前記線材が前記絶縁材から露出した露出部(28,281,282)と、
前記コイルへの通電を制御する制御部(50)と、
前記モータケースの内側に浸入した導電性の液体が前記露出部に接触した際の前記制御部から前記コイルに流れる電流の変化を検出可能な検出手段(58)と、を備えることを特徴とする駆動装置。 - 前記制御部は、前記液体が前記露出部に接触した際の電流の変化を前記検出手段が検出したとき、前記コイルに供給する電流値を低減することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 前記コイルは、回転磁界を生成可能に結線された複数相(U1,V1,W1,U2,V2,W2)を有し、
前記露出部は、前記複数相のうち1つの相を形成する箇所の前記線材が前記絶縁材から露出したものであ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。 - 前記コイルは、回転磁界を生成可能に結線された複数相を有し、
前記露出部は、前記複数相のうち所定の相を形成する箇所の前記線材と、他の相を形成する箇所の前記線材とがそれぞれ前記絶縁材から露出したものであ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。 - 前記コイルは、前記制御部から個別に通電制御される複数の駆動系統を有し、
前記露出部は、前記複数の駆動系統のうち一方の駆動系統(U1,V1,W1)を構成する前記線材により形成され、
前記制御部は、電流の変化を前記検出手段が検出したとき、前記一方の駆動系統への通電を停止し、他方の駆動系統(U2,V2,W2)への通電を継続することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 前記ロータと前記フレームエンドとの間に位置する前記シャフトの外壁に液密に設けられたプレート(39)を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 前記制御部と前記ステータとの間に設けられ、前記モータケースから前記制御部側へ前記液体が浸入することを防ぐ遮蔽手段(26,34)を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の駆動装置と、
前記フレームエンドの前記孔から突出する前記シャフトの前記出力端に接続されるギアシステム(9)と、
前記ギアシステムを収容すると共に、前記フレームエンドが固定されるギアハウジング(10)と、
前記フレームエンドの前記孔の周りで、前記フレームエンドと前記ギアハウジングとの間に設けられた環状の防水部材(40)と、を備えた電動パワーステアリング装置。 - 前記フレームエンドは、前記環状の防水部材の径内側で、且つ、前記シャフトよりも重力方向下側に位置する箇所に、前記ギアハウジングの内側の空間と前記モータケース内の空間とを連通する呼吸孔(41)を有することを特徴とする請求項8に記載の電動パワーステアリング装置。
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