JP3918709B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来技術】
世界各国の交通法規が様々であるため、右側通行の国と左側通行の国とが混在している。一般的には、右側通行の国では、車両の左側にステアリングホイールを設ける(いわゆる左ハンドルである)と好ましく、左側通行の国では、車両の右側にステアリングホイールを設ける(いわゆる右ハンドルである)と好ましい。このことから、電動パワーステアリング装置は、左ハンドルの車両に搭載するものと右ハンドルの車両に搭載するものとが存在している。
【0003】
また、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールからの操舵力を補助する電動モータの軸が操舵軸と略直交して設けられ、且つ電動モータの軸が操舵軸と離間して設けられている。さらに、電動モータの駆動力を決定するための制御部は、電動パワーステアリング装置のハウジングとは別位置に設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−301629号公報(第1、2図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献1に記載されているように、電動パワーステアリング装置の電動モータの軸が操舵軸と略直交して設けられる。このことから、左ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、車両の右側の有効スペースに電動モータが配置されるように設けられる。また、右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、車両の左側の有効スペースに電動モータが配置されるように設けられる。
【0006】
さらに、左ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置と右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置とを同一構造のものを用いることで部品共通化を図ることができるが、同一構造のものを用いると、電動モータの軸が操舵軸と離間して設けられているため、左ハンドル用及び右ハンドル用のどちらか一方の電動パワーステアリング装置の電動モータが運転席側に片寄ってしまい、搭載スペース上の問題があった。
【0007】
従来では、この問題を解決するために、左ハンドル用の電動パワーステアリング装置の電動モータと右ハンドル用の電動パワーステアリング装置の電動モータとを操舵軸の軸方向に対して対称位置に設けることで、搭載スペース上の問題を解決している。しかし、電動モータを操舵軸の軸方向に対して対称位置に設けることで、左ハンドル用の電動モータと右ハンドル用の電動モータとの回転を逆転させる必要があり、従来は、制御部が電動パワーステアリング装置のハウジングと別体で構成されているため、制御部のマイコンのプログラムを変更することで対応できている。
【0008】
ところが、近年、部品点数の低減等の要求から制御部を電動パワーステアリング装置のハウジング内に収容させることが考えられる。このことから、上述のように、左ハンドル用の電動モータと右ハンドル用の電動モータとを操舵軸の軸方向に対して対称位置に設けると、電動モータが接続される制御部の制御基板の接続部分が異なり、左ハンドル用と右ハンドル用との2種類の制御基板を製造する必要が生じてしまうことから、部品の共通化が図れないという問題がある。
【0009】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電動モータの取り付け位置が異なる場合であっても共通の制御基板に電動モータを接続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する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1では、通電により駆動する電動モータと、電動モータへの通電を制御する制御部と、電動モータの駆動力を操舵軸に伝達する動力伝達部を収容するための外枠とを備えた電動パワーステアリング装置において、電動モータの軸が操舵軸と離間して設けられ、電動モータは、給電のための給電線を有し、制御部は、外枠に設けられ、制御部の制御基板には、電動モータの取り付け位置に応じた位置に給電線が接続される複数の接続部が設けられ、電動モータの取り付け位置に応じて給電線が接続部のいずれか1つにのみに接続されることを特徴としている。
【0011】
制御部が外枠に設けられることで、電動モータの取り付け位置が異なると、制御基板の電動モータの給電線が接続される接続部分の位置が異なるが、制御部の制御基板には、電動モータの取り付け位置に応じた位置に電動モータの給電線が接続される複数の接続部が設けられていることから、電動モータの取り付け位置が異なる場合であっても電動モータの給電線を共通の制御基板に接続させることができる。
【0012】
また、請求項2では、電動モータのモータハウジングが電動モータの取り付け位置に応じて外枠に固定されることを特徴としている。
【0013】
この構成により、モータハウジングを電動モータの取り付け位置に応じて外枠に固定させることができる。
【0014】
また、請求項3では、接続部は、第1の接続部と第2の接続部とを有し、第1の接続部と第2の接続部とは、操舵軸の軸方向の軸方向に対して略対称位置に設けられることを特徴としている。
【0015】
この構成により、例えば右ハンドルの車両に搭載される電動モータと左ハンドルの車両に搭載される電動モータとは、操舵軸の軸方向の軸方向に対して略対称位置に設けられることから、第1の接続部と第2の接続部とを操舵軸の軸方向の軸方向に対して略対称位置に設けることで、電動モータの給電線を第1の接続部及び第2の接続部に接続させることができる。
【0016】
また、請求項4では、第1の接続部は、給電線のプラス端子が接続される第1のプラス端子接続部(34a)と給電線のマイナス端子が接続される第1のマイナス端子接続部(34b)とを有し、第2の接続部は、給電線のプラス端子が接続される第2のプラス端子接続部(35a)と給電線のマイナス端子が接続される第2のマイナス端子接続部(35b)とを有し、第1のプラス端子接続部(34a)と第2のマイナス端子接続部(35b)とが導通され、且つ第1のマイナス端子接続部(34b)と第2のプラス端子接続部(35a)とが導通されていることを特徴としている。
【0017】
この構成により、電動モータが第1の接続部に接続される場合と第2の接続部に接続される場合との電動モータの回転を逆にすることできる。これにより、電動モータを操舵軸の軸方向の軸方向に対して対称位置に設けても操舵軸に伝達される電動モータの駆動力の回転方向を同じにすることができる。これにより、電動モータの回転を逆にするための制御部のプログラムの変更を行わなくてよい。
【0018】
また、請求項5では、制御部は、外枠内に収容されることを特徴としている。
【0019】
この構成により、制御部と電動モータとを外枠内で接続させることができることから、ワイヤーハーネス等の部品の低減を図れる。また、制御部を覆うためのカバー等の部品点数の低減を図ることができる。
【0020】
また、請求項6では、接続部は、電動モータに近づけて設けられることを特徴としている。
【0021】
この構成により、接続部と電動モータとの距離をより近くすることができるため、電動モータの給電線をより短くすることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【0023】
先ず、左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置について説明する。
【0024】
図1は、左ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置1の外観図である。図2は、電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。図3は、図2のIII−III矢視断面図である。図4は、図2のIV−IV矢視断面図である。
【0025】
本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、図1に示すように、車両のエンジンルーム内に設けられている。また、電動パワーステアリング装置1は、図2及び図4に示すように、トルクセンサ2、制御部3、電動モータ4及び動力伝達部5から構成されており、トルクセンサ2と制御部3と動力伝達部5とがハウジング6及びカバー7内に設けられ、電動モータ4がヨーク49内に設けられている。
【0026】
操舵軸は、入力軸51、出力軸52及びトーションバー53から構成されており、ベアリング11、12、13、14により支持されている。
【0027】
入力軸51は、図4に示すように、ステアリング8に連結され、出力軸52の内周に軸受14を介して相対回転可能に設けられている。
【0028】
出力軸52は、入力軸51と同軸上に設けられ、トーションバー53を介して入力軸51と相対回転可能に連結されている。
【0029】
トーションバー53は、入力軸51と出力軸52との中空部に挿入されて、両端がそれぞれピン9、10を介して入力軸51と出力軸52とに連結され、ステアリング8の操作により入力軸51に操舵力が付与されると、自身に捩じれが生じることで、入力軸51と出力軸52とが相対回転する。
【0030】
トルクセンサ2は、ステアリング8に加えられる操舵力を検出するものであり、磁石21、磁気ヨーク22及び集磁リング23等から構成されている。
【0031】
磁石21は、リング状であって、ステアリング8と連結される入力軸51の外周に磁石固定部21aを介して圧入固定されており、周方向にN極とS極とが交互に着磁されている。
【0032】
磁気ヨーク22は、磁石21の極数(N極又はS極)と同数の磁極爪(図示しない)が全周に等間隔に設けられた環状体で、2個1組で構成され、磁石21の外周に一定のエアギャップを有して同心に設けられている。なお、1組の磁気ヨーク22は、樹脂部材22aによりモールド成形され、互いの磁極爪が周方向にずれて交互に配置されるように位置決めされている。また、樹脂部材22aは、出力軸52の外周に磁気ヨーク固定部22bを介して固定されている。
【0033】
集磁リング23は、磁気ヨーク22と同様に2個1組で構成され、磁気ヨーク22の外周に近接して設けられる。この集磁リング23は、後述するカバー7の内周面に集磁リング固定部23aを介して一体成形されている。また、集磁リング23には、周方向の一部分に平板状の集磁部(図示しない)が設けられ、この集磁部は、互いの集磁部が軸方向に対向して設けられている。
【0034】
また、軸方向に対向する集磁部同士の間には、両集磁部間に発生する磁束密度を検出し、その検出した磁束密度を電気信号(例えば電圧信号)に変換して出力する磁気センサ(図示しない)が設けられている。
【0035】
制御部3は、上述のトルクセンサ2で検出された操舵力に基づいて、電動モータ4へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【0036】
制御基板31は、板状であって、図3に示すように、六角形形状を呈している。また、制御基板31には、電動モータ4のモータターミナル41が接続される第1の接続部34と第2の接続部35とが設けられている。この第1の接続部34と第2の接続部35とは、操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けられており、第1の接続部34が第2の接続部35よりも車両の前方側に位置している。言い換えれば、第2の接続部35が第1の接続部34よりも車両の運転席側に位置している。さらに、第1の接続部34と第2の接続部35とは、制御基板31の電動モータ4が接続される一端側に設けられている。
【0037】
本実施形態のように、左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1では、電動モータ4のモータターミナル41が車両の前方側に位置する第1の接続部34に接続される。
【0038】
また、第1の接続部34は、第1のプラス端子接続孔34aと第1のマイナス端子接続孔34bとを有しており、第1のプラス端子接続孔34aがリレー34に配線により接続され、且つ第1のマイナス端子接続孔34bがGNDに配線により接続されている。
【0039】
また、第2の接続部35は、第2のプラス端子接続孔35aと第2のマイナス端子接続孔35bとを有しており、第2のプラス端子接続孔35aがGNDに配線により接続されると共に、第1のマイナス端子接続孔34bと導通され、且つ第2のマイナス端子接続孔35bがリレー34に配線により接続されると共に、第1のプラス端子接続孔34aと導通されている。
【0040】
スイッチングトランジスタ32は、電動モータ4に流れる電流をデューティー制御するためのものであって、図2に示すように、カバー7の斜面部71に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ32は、スイッチングトランジスタ32の側方に取り出されたターミナルが制御基板31と直交するように曲げられて制御基板31に半田により接続されている。
【0041】
制御基板31には、制御素子(図示しない)及びリレー34等が直接基板上に組み付けられている。また、制御基板31には、磁気センサのターミナル(図示しない)が接続され、制御素子に操舵力が入力される。
【0042】
制御素子は、マイクロコンピュータ等の素子であり、トルクセンサ2からの操舵力に応じて、電動モータ4に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ32をデューティー制御するための信号を生成する。リレー34は、イグニッションスイッチ(図示しない)がオン及びオフされることで電動モータ4へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。
【0043】
電動モータ4は、上述した制御部3で決定されたステアリング8の操舵力を補助するための操舵補助力を出力軸52に付与するものであり、図2に示すように、磁性体のヨーク49の内周にマグネット48を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ47及びこのアーマチャ47に設けられたコンミテータ46に摺接するブラシ43等から構成される直流モータである。また、電動モータ4は、図1に示すように、操舵軸の軸方向に対して略直交して設けられ、且つ長手方向が車両の右側に延びるように設けられている。さらに、電動モータ4の軸は、操舵軸と離間して設けられている。また、ブラシ43をブラシホルダ43a内に設けられたスプリング44により、内径方向に付勢することで、ブラシ43をコンミテータ46に摺接させている。さらに、電動モータ4は、ヨーク49の開口端面がハウジング6の側面に当接して組み付けられ、ボルト18によりフレームエンド70に固定されている。
【0044】
また、電動モータ4は、ピグテール42を介してブラシ43と電気的に接続され、金属製のモータターミナル41を具備し、このモータターミナル41が例えば樹脂製のホルダプレート(図示しない)にインサート成形されたプレート(図示しない)に抵抗溶接されている。
【0045】
ホルダプレートは、ブラシ43を摺動自在に保持するブラシホルダ43aを固定するもので、ヨーク49の開口端部に組み付けられたフレームエンド70内に組み付けられる。
【0046】
また、モータターミナル41は、給電線を成し、給電のためのものであって、カバー7を貫通し、且つほぼ直角に折り曲げられ、図3に示すように、プラス端子が制御基板31に設けられる第1のプラス端子接続孔34aに半田を介して接続され、マイナス端子が第1のマイナス端子接続孔34bに半田を介して接続されている。
【0047】
動力伝達部5は、上述した電動モータ4から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、入力軸51、出力軸52、トーションバー53、ウォームホイール54及びウォームギヤ55から構成されている。
【0048】
ウォームギヤ55は、電動モータ4のアーマチャシャフト(図示しない)と同軸上に設けられ、アーマチャシャフトに圧入固定された伝達部材(図示しない)を介してアーマチャシャフトの回転力が伝達されることで回転する。
【0049】
ウォームホイール54は、図4に示すように、出力軸52の外周に固定され、ウォームホイール54の外周がウォームギヤ55と噛み合っており、ウォームギヤ55が回転することで操舵軸の軸方向に対して周方向に回転する。
【0050】
ハウジング6は、外枠を成し、動力伝達部5を収容するためのものであって、アルミニウム製で構成されている。このハウジング6は、ベアリング12を介して出力軸52を回転自在に支持している。
【0051】
カバー7は、外枠を成し、トルクセンサ2及び制御部3を収容するためのものであって、ハウジング6と同様にアルミニウム製で構成されている。また、カバー7は、ハウジング6と連結され、入力軸51を支持するベアリング13を固定している。
【0052】
次に、右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1について説明する。
【0053】
図5は、右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置1の外観図である。図6は、右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置1の一部の軸方向断面図である。
【0054】
図5に示すように、右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1は、電動モータ4の長手方向が車両の左側に延びるように、上述した左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1を操舵軸の軸方向に対して対称位置に設けられる。また、電動パワーステアリング装置1を操舵軸の軸方向に対して対称位置に設けることで、制御基板31の第2の接続部35が第1の接続部34よりも車両の前方側に位置する。言い換えれば、制御基板31の第1の接続部34が第2の接続部35よりも車両の運転席側に位置する。そして、車両の前方側に位置する第2の接続部35に電動モータ4のモータターミナル41が接続される。
【0055】
また、図6に示すように、モータターミナル41のプラス端子が制御基板31に設けられた第2のプラス端子接続孔35aに半田を介して接続され、且つマイナス端子が第2のマイナス端子接続孔35bに半田を介して接続される。なお、第2のプラス端子接続孔35aは、第1のマイナス端子接続孔34bに導通され、且つ第2のマイナス端子接続孔35bは、第1のプラシ端子接続孔34aに導通されていることから、左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4の回転と右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4の回転とが逆になる。
【0056】
なお、特許請求の範囲の外枠とは、本実施形態でのハウジング6とカバー7とを合わせたものに相当する。
【0057】
[本実施形態の効果]
本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、電動モータ4の軸が操舵軸と離間して設けられ、右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4が左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4に対して操舵軸を軸に周方向に180度回転されて設けられる。そして、左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4と右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1の電動モータ4とは、エンジンルーム内の搭載スペース上の問題から操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けられる。このことから、制御基板31をカバー7内に収容することで、制御基板31のモータターミナル41が接続される接続部分が異なるが、制御基板31には、左ハンドル及び右ハンドルのどちらの車両であっても適用できるように、操舵軸の軸方向に対して略対称位置にモータターミナル41が接続される第1の接続部34と第2の接続部35とが設けられている。これにより、左ハンドルの車両に搭載する制御基板31と右ハンドルの車両の車両に搭載する制御基板31とを共通化することができる。
【0058】
また、制御基板31をカバー7内に収容することで、モータターミナル41を短くすることができるため、ワイヤーハーネス等の部品の低減が図れる。
【0059】
また、左ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1では、車両の前方側に設けられる第1の接続部34に電動モータ4が接続されることで、電動モータ4がスペースの少ない運転席側に設けられないため、エンジンルーム内の搭載スペース上の問題を解決できる。また、右ハンドルの車両に適用される電動パワーステアリング装置1は、180度周方向に回転されて設けられるため、第2の接続部35が車両の前方側に設けられるが、その第2の接続部35に電動モータ4を接続することで、同様の効果が得られる。
【0060】
さらに、第1のプラス端子接続孔34aは、第2のマイナス端子接続孔35bと導通されると共に、リレー33に配線により接続され、且つ第2のプラス端子接続孔34bは、第2のプラス端子接続孔35aと導通されると共に、GNDに配線により接続されていることから、第1の接続部34に接続される電動モータ4の回転と第2の接続部35に接続される電動モータ4の回転とを逆にすることができる。これにより、電動モータ4を操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けても操舵軸に加わる電動モータ4の駆動力の回転方向を同じにすることができる。これにより、制御素子のマイクロコンピュータのプログラムを変更する必要がない。
【0061】
また、電動モータ4は、操舵軸に略直交して設けられることから、左ハンドルの車両に適用される場合、電動モータ4の長手方向を車両の右側に延びるように設けることで、エンジンルーム内の有効スペースに電動モータ4を搭載することができる。また、右ハンドルの車両に適用される場合、電動モータ4の長手方向を車両の左側に延びるように設けることで、同様の効果が得られる。
【0062】
さらに、第1の接続部34と第2の接続部35とは、制御基板31の電動モータ4が接続される一端側に設けられていることから、電動モータ4が第1の接続部34に接続される際には、電動モータ4と第1の接続部34との距離を短くすることができる。また、電動モータ4が第2の接続部35に接続される際には、電動モータ4と第2の接続部35との距離を短くすることができる。これにより、モータターミナル41を短くすることができる。
【0063】
なお、本実施形態の制御部3は、カバー7内に収容されているが、ハウジング6内に収容されていてもよい。さらに、制御部3は、カバー7及びハウジング6内でなく、カバー7及びハウジング6の外壁に設けられていてもよい。
【0064】
なお、本実施形態のヨーク49は、ハウジング6に固定されているが、ヨーク49及びハウジング6が車体に固定され、ヨーク49とハウジング6とが固定されていなくてもよい。
【0065】
なお、本実施形態では、左ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置1と右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置1とで説明したため、電動モータ4が操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けられているが、車種によって電動モータ4が操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けられない場合がある。この場合には、電動モータ4の取り付け位置に応じて第1の接続部34及び第2の接続部35の位置を決めることで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0066】
なお、本実施形態の制御基板31には、モータターミナル41が接続される2つの接続部(第1の接続部34及び第2の接続部35)しか設けられていないが、2つ以上の接続部が設けられていてもよい。但し、この際には、接続部を電動モータ4の取り付け位置に応じて設けることで、本実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】左ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置の外観図である。
【図2】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図3】図2のIII−III矢視断面図である。
【図4】図2のIV−IV矢視断面図である。
【図5】右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置の外観図である。
【図6】右ハンドルの車両に搭載される電動パワーステアリング装置の一部の軸方向断面図である。
【符号の説明】
1…電動パワーステアリング装置、
2…トルクセンサ、
3…制御部、
4…電動モータ、
5…動力伝達部、
6…ハウジング、
7…カバー、
31…制御基板、
34…第1の接続部、
34a…第1のプラス端子接続孔、
34b…第1のマイナス端子接続孔、
35…第2の接続部、
35a…第2のプラス端子接続孔、
35b…第2のマイナス端子接続孔、
41…モータターミナル。
Claims (6)
- 通電により駆動する電動モータと、
前記電動モータへの通電を制御する制御部と、
前記電動モータの駆動力を操舵軸に伝達する動力伝達部を収容するための外枠とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータの軸が前記操舵軸と離間して設けられ、
前記電動モータは、給電のための給電線を有し、
前記制御部は、前記外枠に設けられ、
前記制御部の制御基板には、前記電動モータの取り付け位置に応じた位置に前記給電線が接続される複数の接続部が設けられ、
前記電動モータの取り付け位置に応じて前記給電線が前記接続部のいずれか1つにのみに接続されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記電動モータのモータハウジングが前記電動モータの取り付け位置に応じて前記外枠に固定されることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記接続部は、第1の接続部と第2の接続部とを有し、
前記第1の接続部と前記第2の接続部とは、前記操舵軸の軸方向に対して略対称位置に設けられることを特徴とする請求項1又は2記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1の接続部は、前記給電線のプラス端子が接続される第1のプラス端子接続部(34a)と前記給電線のマイナス端子が接続される第1のマイナス端子接続部(34b)とを有し、
前記第2の接続部は、前記給電線のプラス端子が接続される第2のプラス端子接続部(35a)と前記給電線のマイナス端子が接続される第2のマイナス端子接続部(35b)とを有し、
前記第1のプラス端子接続部(34a)と前記第2のマイナス端子接続部(35b)とが導通され、且つ前記第1のマイナス端子接続部(34b)と前記第2のプラス端子接続部(35a)とが導通されていることを特徴とする請求項3記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記制御部は、前記外枠内に収容されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記接続部は、前記電動モータに近づけて設けられることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。
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