JP4208691B2

JP4208691B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4208691B2
Application number: JP2003345493A
Authority: JP
Inventors: 暢浩石井; 正日比野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: JP2005112028A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置において、ギアボックス内の電装部品を保護する構造を改良し、信頼性の高い電動パワーステアリング装置に関する。

従来より、電動パワーステアリング装置では、例えば図１７に示すように、ステアリングコラム５１の一端側（図１７左側）にギアボックス５２が配され、該ギアボックス５２内に、トーションバー５３の回転変位量に基づいて操舵トルクを検出するためのトルクセンサ基板５４などの電装部品が設けられている。そして、電動モータの作動を制御するためのコントローラを収容するコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）５５を、ギアボックス５２内の電装部品を保護するカバー５６とは別々に配置し、ＥＣＵ５５を点検する際、トルクセンサ基板５４などの電装部品を埃の侵入などから保護するようになっている（特許文献１参照）。

ところが、上記従来のものでは、ＥＣＵ５５とトルクセンサ基板５４とを別々に配置しなければならず、装置の省スペース化に劣るという問題があった。

そのため、例えば図１８に示すように、ギアボックス５７の下部に、略矩形状リブ５８によって凹み５９が形成されていて、該凹み５９に、トルクセンサ基板６０などの電装部品がボルト６１で取り付けられている。また、ギアボックス５７には、トルクセンサ基板６０の外側（図１８左側）にＥＣＵ６２が配され、ＥＣＵ６２のカバー６３とギアボックス５７の凹み５９によって、トルクセンサ基板６０などの電装部品を収納するための密封空間が形成されている。

そして、ギアボックス５７とＥＣＵ６２のカバー６３との間には、コントローラ６４が配され、該コントローラ６４は、前記リブ５８で支持され、ボルト６５によって固定されている。また、コントローラ６４には、モータ駆動用のパワー素子６６が設けられ、パワー素子６６は発熱体からなり、ＥＣＵ６２のカバー６３を介してや、ギアボックス５７を介して外部に熱を伝達させるようになっている。
その結果、ＥＣＵ６２のカバー６３が、トルクセンサ基板６０などの電装部品の蓋の役割も兼ねており、トルクセンサ基板６０などに異物が付着するのを防止するとともに、ＥＣＵ６２とトルクセンサ基板６０とを一箇所に配置させて、装置の省スペース化を図るようになっている。
特開２００２−３３１９４５号公報

ところで、電動パワーステアリング装置で、ＥＣＵ６２内の部品などに故障が発生した場合、装置全体を交換するのは高価になり、環境問題を考慮すると、必要最小限の部品のみを交換することが一般に行われている。

しかし、上記従来のものでは、ＥＣＵ６２内の部品を交換したり点検する場合、ＥＣＵ６２のカバー６３を取り外すと、コントローラ６４の取付部の隙間Ｃから、トルクセンサ基板６０が外部に露出し、埃の侵入を防ぐことができなかった。すなわち、トルクセンサ基板６０などの電装部品に、異物が付着したり、作業者が誤って触れてしまう恐れがあった。そのため、作業者は、細心の注意を払って部品の交換作業などを行わなければならず、作業性が悪いという問題があった。

また、近年、搭載車両の大型化に伴って、操舵トルクの高出力化が必要とされ、ＥＣＵからの発熱量が比例的に増大する傾向があった。ところが、上記従来の構造では、トルクセンサ基板などの電装部品とＥＣＵが接近するため、ＥＣＵの発熱により電装部品の作動特性に悪影響を与えるのに対して、発熱対策の観点から効果的な対応策をとることができないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、ＥＣＵとギアボックスとの間に電装部品を保護する役目をする蓋を備えることにより、ＥＣＵの交換時の作業効率を高めるとともに、省スペース化を可能とさせつつ、トルクセンサ基板の保護を確実に行えるようにすることにある。

本発明の上記目的を達成するために、電動モータの駆動により、減速機を介してステアリングシャフトに補助操舵力を付与する電動パワーステアリング装置において、前記電動モータの作動を制御するためのコントローラを収容するコントロールユニット（ＥＣＵ）と、前記ステアリングギアを収容するギアボックスとを備え、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に、該ギアボックス内の電装部品を保護する役目をする蓋を設け、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることにより、もしくは、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスとの間に配された電装部品に対し、該電装部品を保護する役目をする蓋を、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に設け、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることにより、もしくは、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）が、前記コントローラが設けられた蓋によって、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に設けられた電装部品を覆い、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記蓋に、複数の折り曲げ部を備え、該折り曲げ部の板ばね効果によって前記蓋を前記ギアボックスに固定することにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記蓋が、コントロールユニット（ＥＣＵ）を前記ギアボックスに固定するための取付座を構成するようにしたことにより、効果的に達成される。

以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によると、ＥＣＵとギアボックスとの間に、ギアボックス内の電装部品を保護する役目をする蓋を設けたので、装置の省スペース化を図ることができる。また、ＥＣＵをギアボックスから取り外した場合でも、蓋によりギアボックス内の電装部品が密封状態に保たれるため、ＥＣＵの点検時などに、電装部品に異物が付着したり、作業者が誤って電装部品に触れることを防止することができる。よって、ＥＣＵを点検する際に、作業者の作業効率が向上する。また、蓋に熱伝導率の低い材質を選択したことによって、ＥＣＵ内で大きな発熱が生じても、ギアボックス内の電装部品などに悪影響を及ぼすことがなくなる。よって、操舵トルクの容量アップの要請に対して、発熱対策の面で対応することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置Ａの第１実施例の外観を示す図であり、同図において、電動モータ１に隣接してギアボックス２が配され、該ギアボックス２には、電動モータ１の回転を減速して、ステアリングコラム３内に回転自在に支持されるステアリングシャフト４に伝達する減速機が収納されている。

また、ギアボックス２の上方（図１上方）には、車速信号やトルク信号などの信号に基づいて、電動モータ１の回転などを制御するコントローラを収納するコントロールユニットとしてＥＣＵ５が配されている。

また、図２に示すように、ギアボックス２にＥＣＵ５を配置する側（図２左側）には、略矩形状のリブ６によって凹み７が形成されていて、該凹み７に、トルクセンサ基板８などの電装部品が、ボルト９で取り付けられている。これにより、ギアボックス２にＥＣＵ５が取り付けられると、ギアボックス２の凹み７とＥＣＵ５との間に密封空間を形成し、トルクセンサ基板８などの電装部品を収納するようになっている。

また、ギアボックス２内に配されたトルクセンサ基板８などは、ハーネスを介してＥＣＵ５に連結されている。これにより、トルクセンサ基板８などの電装部品は、ギアボックス２とＥＣＵ５によって、トルクセンサ用ハーネスの接続用開口以外をダイカスト成型によって密封状に覆われるような構造にすることができる。

また、図３に示すように、略板状の蓋（内蓋）１０は、ギアボックス２の凹み７を覆うようにリブ６で支持され、ギアボックス２に取り付けられている。これにより、蓋１０は、ギアボックス２とＥＣＵ５との間に配され、トルクセンサ基板８を保護するカバーの役割を担うようになっている。

また、蓋１０は、図４に示すように、４箇所１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで折り曲げられ、その反力によってギアボックス２に固定される。すなわち、蓋１０は、装着時、１０ａおよび１０ｂで、Ａ度およびＢ度だけ図４右側に反らせておき、窪み１０ｃおよび１０ｄをギアボックス２の凹部に嵌め込む。そして、蓋１０をギアボックス２の形状に沿わせて装着し、１０ａおよび１０ｂの反力で、ギアボックス２に嵌着される。その際、蓋１０は、ギアボックス２とＥＣＵ５の装着部の凹凸形状によって、所定の場所に正確に位置決めされる。

ここで、トルクセンサ基板８をねじ９で取り付けてしまうと、ねじ込み深さが、ギアボックス２と蓋１０との間の隙間よりも大きいため、ねじ９が緩んでも、ねじ穴から抜けてしまうことはない。その結果、凹み７内で、ねじ９が外れて、トルクセンサ基板８などの電装部品によってショートなどの不具合を防止することができる。

また、ＥＣＵ５は、内部に配されたパワー素子などの発熱体から生じる熱を逃がすために、ヒートシンクとしてのアルミダイカスト５ａ上に載置される。ところが、アルミは、熱伝導率が大きいため、ギアボックス２内の電装部品に熱を伝えたくない場合、蓋には、熱伝導の遮断という観点から、熱伝導率の低い材質が好ましい。例えば、蓋の材質として、アルミと比べて比較的熱伝導率の低い金属（２８〜１０４Ｗ／ｍＫ）や樹脂などが考えられるが、これらに限定されるものではない。

よって、ＥＣＵ５にパワー素子などの発熱体を配しても、トルクセンサ基板８などの電装部品に悪影響を及ぼすことがない。また、ＥＣＵ５の点検時などに、ＥＣＵ５を取り外しても、蓋１０によってギアボックス２内のトルクセンサ基板８などの電装部品は保護されるので、電装部品に異物が混入したり、作業者によって接触することを防止することができ、作業性が向上する。

また、図５および図６は、本発明の第２実施例を示し、ギアボックス２とＥＣＵ５の間に配される蓋１０を２本のねじ２１，２１によって締め付けて固定するようになっている。この場合も、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

また、図７および図８は、本発明の第３実施例を示し、ギアボックス２とＥＣＵ５の間に配される蓋１０を打込み鋲２２を用いて固定するようになっている。この場合も、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

また、図９および図１０は、本発明の第４実施例を示し、ギアボックス２とＥＣＵ５の間に配される蓋１０に下方に延びる凸部２３を形成するとともに、ギアボックス２のリブに凹部２４を形成する。そして、この凹部２４に凸部２３を嵌め込んで、蓋１０をギアボックス２に取り付けて固定するようになっている。この場合も、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

また、図１１および図１２は、本発明の第５実施例を示し、ギアボックス２とＥＣＵ５の間に配される蓋１０の周縁に沿ったかしめ部２５で、ギアボックス２にかしめて固定するようになっている。この場合も、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

さらに、図１３ないし図１４は、本発明の第６実施例を示し、ギアボックス２には、リブ６から一対の取付座３１,３１が平行に延びていて、ギアボックス２に、ＥＣＵ５をボルト３２,３２によって取り付けるようになっている。また、ＥＣＵ５の上部（図１３の上側）には、ＥＣＵ５のコントローラなどが設けられた蓋１０が形成され、該蓋１０の一部に、パワー素子などの発熱体から熱を外部に逃がすためのヒートシンク３３が設けられている。

そして、ＥＣＵ５内のコントローラなどは、矩形箱状のケース３４で覆われ、該ケース３４の４隅に爪３５を有し、該爪３５とギアボックス２側の係合部３６との係合によってケース３４を蓋１０に取り付けるようになっている。その際、蓋１０は、図１４矢印方向に示すように、ギアボックス２の電装部品を覆うように配され、ボルト挿通孔３７を介してボルトでギアボックス２に固定される。これにより、ＥＣＵ５の点検時などに、爪３５との係合を外して、ＥＣＵ５のケース３４だけをギアボックス２から取り外せば、蓋１０によって、ギアボックス２内のトルクセンサ基板８などが外部に露出せず、ＥＣＵ５内を点検することができ、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

また、図１５および図１６は、本発明の第７実施例を示し、ギアボックス２にＥＣＵ５が配され、ギアボックス２内のＥＣＵ５側（図１６左側）には、トルクセンサ基板８がボルト９によって固定されている。また、ギアボックス２とＥＣＵ５との間に取付座４１が配されている。そして、取付座４１は、ギアボックス２のねじ孔４２とボルト４１ａとの螺合によってギアボックス２に固定されていて、ボルト４３により、ＥＣＵ５を取付座４１に固定させるようになっている。これにより、ＥＣＵ５は、取付座４１を介してギアボックス２に固定され、取付座４１は、ギアボックス２内の電装部品を保護する蓋としての役割を担うことになる。さらに、取付座４１には、複数の板状の放熱フィン４４を備え、該放熱フィン４４は、アルミなどで形成され、ヒートシンクとしてＥＣＵ５内で発生した熱を効率よく外部に逃がすようになっている。

なお、上記各実施例では、ＥＣＵ５に近接してモータを配置することも可能であり、ＥＣＵ５とモータとの距離を最短にすることができる。これにより、ハーネス抵抗による電流損失を最小に抑えることが可能であり、出力の向上が期待できる。

本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置のギアボックスとＥＣＵの取付構造を示す側面図である。図１のギアボックスとＥＣＵの取付構造で一部を破断した状態を示す図である。図１のギアボックスとＥＣＵの取付構造でＥＣＵを取り外した状態を示す図である。ギアボックスに取り付けられた蓋を示す図である。本発明の第２実施例を示し、第１実施例の図３に対応する図である。図５のギアボックスとＥＣＵの取付構造を側面から眺めた図であって、第１実施例の図２に対応する図である。本発明の第３実施例を示し、第１実施例の図３に対応する図である。図７のギアボックスとＥＣＵの取付構造を側面から眺めた図であって、第１実施例の図２に対応する図である。本発明の第４実施例を示し、第１実施例の図３に対応する図である。図９のギアボックスとＥＣＵの取付構造を側面から眺めた図であって、第１実施例の図２に対応する図である。本発明の第５実施例を示し、第１実施例の図３に対応する図である。図１１のギアボックスとＥＣＵの取付構造を側面から眺めた図であって、第１実施例の図２に対応する図である。本発明の第６実施例を示し、ギアボックスにＥＣＵが取り付けられた状態を示す斜視図である。図１３のギアボックスとＥＣＵの取付構造であって、ＥＣＵとトルクセンサ基板を取り外した状態を示す斜視図である。本発明の第７実施例を示し、ギアボックスにＥＣＵが取り付けられた状態を示す側面図である。図１５のギアボックスとＥＣＵの取付構造で一部を破断した状態を示す図である。従来のステアリングコラムにＥＣＵが取り付けられた状態を示す図である。従来のギアボックスとＥＣＵとの取付構造を説明する図である。

符号の説明

１電動モータ
２ギアボックス
３ステアリングコラム
４ステアリングシャフト
５ＥＣＵ
７凹み
８センサ基板
１０蓋
２１ねじ
２２打込み鋲
２３凸部
２４凹部
２５かしめ部
３１取付座
３３ヒートシンク
３５爪
３６係合部

Claims

電動モータの駆動により、減速機を介してステアリングシャフトに補助操舵力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータの作動を制御するためのコントローラを収容するコントロールユニット（ＥＣＵ）と、前記ステアリングギアを収容するギアボックスとを備え、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に、該ギアボックス内の電装部品を保護する役目をする蓋を設け、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
電動モータの駆動により、減速機を介してステアリングシャフトに補助操舵力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータの作動を制御するためのコントローラを収容するコントロールユニット（ＥＣＵ）と、前記ステアリングギアを収容するギアボックスとを備え、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスとの間に配された電装部品に対し、該電装部品を保護する役目をする蓋を、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に設け、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
電動モータの駆動により、減速機を介してステアリングシャフトに補助操舵力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータの作動を制御するためのコントローラを収容するコントロールユニット（ＥＣＵ）と、前記ステアリングギアを収容するギアボックスとを備え、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）は、前記コントローラが設けられた蓋によって、前記コントロールユニット（ＥＣＵ）と前記ギアボックスの間に設けられた電装部品を覆い、前記蓋は、熱伝導率の低い材料からなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記蓋は、複数の折り曲げ部を備え、該折り曲げ部の板ばね効果によって前記蓋を前記ギアボックスに固定する請求項１乃至３の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。