JP3922143B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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】
従来の電動パワーステアリング装置は、ステアリングに加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、このトルクセンサで検出した操舵トルクに基づいて操舵補助力を決定する制御部と、この制御部で決定された操舵補助力を出力する電動モータと、この電動モータで出力された操舵補助力を転舵輪側に伝達する動力伝達部とを一体に設けている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１８８１６４号公報（第７頁、第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の電動パワーステアリング装置は、制御部が動力伝達部を収容するためのハウジングの外壁に設けられ、制御部のみを覆うカバーにより制御部が覆われている。このため、電動パワーステアリング装置の大型化を招いてしまうことから、制御部をハウジングの内部に収容することが望まれている。
【０００５】
しかし、ハウジングは、軸受を介して操舵軸を支持しているため、制御部をハウジングの内部に収容することで、軸受に含まれる金属の摩耗粉を含む油分が重力により操舵軸を伝わり、もしくは操舵軸の回転による遠心力によって飛び散ったりして制御基板の制御素子もしくは回路に付着し、悪影響を与える可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、制御部をハウジングの内部に収容しても制御素子に悪影響を与えることを抑制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。
【０００７】
【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、操舵軸に加えられた操舵力に基づいて、操舵力を補助駆動させる操舵補助力を決定する制御素子を有する制御部と、制御部が収容され、且つ内周で軸受を介して操舵軸を支持する外枠とを備えた電動パワーステアリング装置において、外枠は制御部の上部を覆うカバーを有し、軸受と制御部の制御基板との間には、軸受側が凹型に形成された受け皿が操舵軸の外周面の全周に密着して設けられ、且つ、前記カバーと非接触な状態で設けられていることを特徴としている。
【０００８】
この構成により、操舵軸を支持する軸受と制御部の制御基板との間には、軸受側が凹型に形成された受け皿が操舵軸の外周面の全周に密着して設けられ、且つ、カバーと非接触な状態で設けられていることから、操舵軸を支持する軸受に含まれる油分が操舵軸の外周面を伝わって受け皿に溜まるため、軸受に含まれる油分が遠心力により飛び散ることなく、制御基板に付着することを抑制できる。これにより、制御部を外枠の内部に収容しても制御部の制御素子に悪影響を与えることを防止できる。
【０００９】
また、請求項２では、受け皿の凹部の内径は、外枠の軸受を保持する保持部の内周面の内径よりも大きく形成され、受け皿の外周側は、全周に渡って外枠の内壁に近接して設けられることを特徴としている。
【００１０】
この構成により、受け皿の凹部の内径を外枠の軸受を保持する保持部の内周面の内径よりも大きく形成し、受け皿の外周側を全周に渡って外枠の内壁に近接して設けることで、軸受から直接飛散する油分を受け皿に溜めることができる。これにより、軸受に含まれる油分がより制御基板に付着することを抑制できる。
【００１１】
また、請求項３では、受け皿は、リング状の底部と底部の外周側に形成される外周壁部とからなり、外周壁部の内周側で、且つ軸受側に開口端が形成され、開口端の径が底部の外径よりも小さくなるように形成されていることを特徴としている。
【００１２】
受け皿は、操舵力が加わると回転する操舵軸の外周面に設けられることから、操舵軸の回転により受け皿も回転することで、受け皿に溜められた軸受に含まれる油分には、遠心力が発生する。そのため、この遠心力によって軸受に含まれる油分は、外周壁部の外周側へ飛散しようとするが、受け皿の外周壁部の内周側で、且つ軸受側に形成される開口端の径を底部の外径よりも小さくなるように形成することで、油分が外周壁部の外周側へ飛散することを抑制できる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、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。図２は、電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。図３は、図２における制御部３及び円筒部材８を示す軸方向断面図である。図４の（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。図５は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。図６は、図２の一部分の拡大図である。
【００１５】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２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。
【００１６】
ステアリング軸は、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。
【００１７】
入力軸５１は、図２に示すように、ステアリング（図示しない）に連結され、出力軸５２の内周に軸受１３、１４を介して相対回転可能に設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
トルクセンサ２は、ステアリング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、集磁体を成す集磁リング２３及び磁気センサ２４から構成されている。
【００２１】
磁石２１は、リング状であって、ステアリング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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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、後述する円筒部材８の内周面に集磁リング固定部２３ｂと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２３ａが設けられ、この集磁部２３ａは、互いの集磁部２３ａが軸方向に対向して設けられている。
【００２４】
磁気センサ２４は、軸方向に対向する集磁部２３ａ同士の間に設けられ、両集磁部２３ａ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。この磁気センサ２４は、例えばホールＩＣであり、円筒部材８に集磁リング固定部２３ｂを介して固定され、ホールＩＣターミナル２４ａが軸方向のステアリング側に直角に折り曲げられ、制御部３の制御基板３１に接続されている。
【００２５】
制御部３は、上述のトルクセンサ２で検出された操舵トルクに基づいて、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。
【００２６】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための丸孔３１ａが設けられている。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が接続される貫通孔３１ｂが設けられている。
【００２７】
スイッチングトランジスタ３２は、円筒部材８の斜面部８２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、図２に示すように、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軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に接続されている。
【００２８】
制御基板３１には、図３及び図４（ａ）に示すように、制御素子３３、リレー３４、３５及びコンデンサ３６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、トルクセンサ２からの端子が接続され、操舵力が入力される。
【００２９】
制御素子３３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。リレー３５は、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コンデンサ３６は、電源電圧の変動を抑制するものである。
【００３０】
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、モータハウジングを成す磁性体のヨーク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、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、図５に示すように、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。
【００３１】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる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１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００３２】
ホルダプレート１９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、図５に示すように、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。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００３３】
また、モータターミナル４１は、給電のためのものであって、ほぼ直角に折り曲げられ、図１に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、一端が制御部３の制御基板３１に半田を介して接続されている。
【００３４】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００３５】
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。
【００３６】
ウォームギヤ５５は、図１に示すように、電動モータ４のアーマチャシャフト４５に圧入固定された伝達部材１６を介してアーマチャシャフト４５の回転力が伝達されることで回転する。
【００３７】
ウォームホイール５４は、図２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が回転することで周方向に回転する。
【００３８】
ハウジング６は、外枠を成し、アルミニウム製であり、ハウジング６の内部に円筒部材８が設けられている。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。
【００３９】
カバー７は、外枠を成し、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口部分を塞ぐと共に、入力軸５１を支持するベアリング１３を保持するためのものである。また、カバー７は、円筒部材８をハウジング６の内壁と当接するように円筒部材８を押し付ける。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。
【００４０】
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。
【００４１】
円筒部材８は、アルミニウム製であって、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を固定し、内周面に集磁リング２３が設けられた集磁リング固定部２３ａが設けられている。また、円筒部材８は、ベアリング１１を介して出力軸５２を支持している。さらに、円筒部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。この当接部８１は、円筒部材８に設けられたスイッチングトランジスタ３２と軸方向に略対向する部分に設けられている。また、円筒部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ（図示しない）との接続するための電源用ターミナルと、車速信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。
【００４２】
また、図３に示すように、円筒部材８は、制御部３が固定された状態で、ハウジング６内に収容される。
【００４３】
また、図１及び図６に示すように、入力軸５１の外周面には、全周に渡って受け皿９０が密着して設けられている。この受け皿９０は、例えばゴム等の弾性部材であって、略円筒状を呈しており、天方向に設けられるベアリング１３と地方向に設けられる制御基板３１との間に設けられる。また、受け皿９０は、軸方向のベアリング１３側が凹型で形成されており、リング状の底部９０ａとその底部９０ａの外周側に形成された外周壁部９０ｂとから構成されている。さらに、受け皿９０は、外径がカバー７のベアリング１３を保持する保持部７２のベアリング保持面７２ａの内径よりも大きく構成されている。また、受け皿９０は、外周壁部９０ｂの軸方向のベアリング１３側端面とカバー７の内壁とが全周に渡って近接して設けられている。
【００４４】
なお、受け皿９０は、ステアリングに操舵力が加わることで回転する入力軸５１に設けられることから、受け皿９０の外周壁部９０ｂの軸方向の高さは、受け皿９０に溜められたベアリング１３の油分が入力軸５１の回転によって外周側に飛散しないように設定する。
【００４５】
［本実施形態の効果］
本実施形態では、天方向に設けられるベアリング１３に含まれる油分が入力軸５１の外周面を伝わって地方向に設けられる制御基板３１側に流れようとするが、ベアリング１３と制御基板３１との間には、軸方向のベアリング１３側が凹型に形成された受け皿９０が入力軸５１の外周面の全周に密着して設けられるため、ベアリング１３に含まれる油分が受け皿９０に溜まる。これにより、ベアリング１３に含まれる油分が入力軸５１の回転による遠心力によって飛散し、制御基板３１に設けられた制御素子３３に付着することを抑制できる。よって、制御部３をハウジング６及びカバー７の内部に収容しても制御素子３３に悪影響を与えることを防止できる。
【００４６】
また、受け皿９０の凹部の開口部内径がカバー７のベアリング１３を保持する保持部７２のベアリング保持面７２ａの内径よりも大きく形成され、且つ受け皿９０の外周壁部９０ｂの軸方向のベアリング１３側端面が全周に渡ってカバー７の内壁に近接して設けられる。このことから、ベアリング１３に含まれる油分が入力軸５１の外周面を伝わらずに入力軸５１の外周側に飛散した際に、その飛散した油分を受け皿９０に溜めることができる。
【００４７】
また、受け皿９０は、ステアリングに操舵力が加わることで回転する入力軸５１の外周面に設けられ、且つカバー７と非接触な状態で設けられることから、受け皿９０が摩耗等の影響を受けることがない。
【００４８】
なお、受け皿９０は、凹部の開口部内径がベアリング保持面７２の内径よりも大きく形成されるが、ベアリング１３から直接飛散する油分がない場合には、ベアリング保持面７２の内径よりも小さく形成してもよい。
【００４９】
［変形例］
受け皿９０には、図７に示すように、外周壁部９０ｂの内周側で、且つベアリング１３側に開口端９０ｃが形成されている。また、この開口端９０ｃの径は、底部９０ａの外径よりも小さく形成されている。
【００５０】
また、入力軸５１の回転によって受け皿９０も同様に回転することで、受け皿９０に溜められたベアリング１３の油分には、遠心力が加わる。そのため、受け皿９０に溜められた油分は、この遠心力によって、開口端９０ｃから外周壁部９０ｂの外周側へ飛散しようとするが、本構成のように、開口端９０ｃの径を底部９０ａの外径よりも小さくすることで、受け皿９０に溜められた油分が外周壁部９０ｂの外周側へ飛散することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。
【図３】図２における制御部３及び円筒部材８を示す軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。
【図６】図２の一部分の拡大図である。
【図７】受け皿９０の変形例を示した図である。
【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、
８…支持部材、
１１、１２、１３…ベアリング、
２１…磁石、
２２…磁気ヨーク、
２３…集磁リング、
２４…磁気センサ、
３１…制御基板、
３２…スイッチングトランジスタ、
３３…制御素子、
３４、３５…リレー、
３６…コンデンサ、
４１…モータターミナル、
４２…ピグテール、
４３…ブラシ、
４３ａ…ブラシホルダ、
４３ｂ…ゴムマウント、
４３ｃ…ターミナルプレート、
４３ｄ…エンドフレーム、
４４…スプリング、
４５…アーマチャシャフト、
４６…コンミテータ、
４７…アーマチャ、
４８…マグネット、
４９…ヨーク、
５１…入力軸、
５２…出力軸、
５３…トーションバー、
５４…ウォームホイール、
５５…ウォームギヤ。

Claims (3)

1. 操舵軸に加えられた操舵力に基づいて、前記操舵力を補助駆動させる操舵補助力を決定する制御素子を有する制御部と、
   前記制御部が収容され、且つ内周で軸受を介して前記操舵軸を支持する外枠とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記外枠は前記制御部の上部を覆うカバーを有し、
   前記軸受と前記制御部の制御基板との間には、前記軸受側が凹型に形成された受け皿が前記操舵軸の外周面の全周に密着して設けられ、且つ、前記カバーと非接触な状態で設けら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。
2. 前記受け皿の凹部の内径は、前記外枠の前記軸受を保持する保持部の内周面の内径よりも大きく形成され、
   前記受け皿の外周側は、全周に渡って前記外枠の内壁に近接して設けら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。
3. 前記受け皿は、リング状の底部と前記底部の外周側に形成される外周壁部とからなり、前記外周壁部の内周側で、且つ前記軸受側に開口端が形成され、
   前記開口端の径が前記底部の外径よりも小さくなるように形成されてい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。

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