JP4661508B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵系の操舵トルクに応じたアシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置に係り、特に、そのモータおよびコントローラの装着構造に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特許文献１ないし２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の技術では、モータとコントローラとを並列に配置し、さらに、これらを、ステアリングコラムの軸線に対して略直角で車両上方に向くように、そのステアリングコラム上に起立させて装着している。これにより、このステアリングコラムを車両に搭載する際に、ステアリングコラムの左右の重量バランスがとれるので、車両への組付け性を向上させることを可能としている。

また、特許文献２に記載の技術では、モータとコントローラとを隣接して配置している（同特許文献での図２ないし図３参照）。これにより、長いハーネスが不要となるので、そのコストを削減し、電磁波ノイズ対策としても好ましい。
特開２００３−１１８６０２号公報 特開２００５−２１２７２２号公報

しかしながら、例えば特許文献１ないし２に記載の技術のように、モータとコントローラとを単に隣接して配置した場合、例えばコラムタイプの電動パワーステアリング装置では、例えば図６に示すように、モータ１２０が車両に対して傾いてレイアウトされることが多く、コントローラ１５０の張り出し量Ｔ２が大きくなってしまう。このように、モータとコントローラとを単に隣接して配置するだけでは、車両へのレイアウトの制約が大きくなる場合がある。したがって、コンパクトなレイアウトを要求される電動パワーステアリング装置を提供する上では未だ改善の余地がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、デッドスペースを有効利用することによりコンパクト化を実現した電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与するモータと、そのモータへの通電状態を操舵系の操舵トルクに応じて制御するコントローラと、を備え、前記モータおよびコントローラは、それぞれ別個のユニットで構成されている電動パワーステアリング装置において、前記モータは、ステアリング機構の取付部材に装着されるフランジ部を有し、当該フランジ部は、そのフランジの一部が周方向に張り出して形成されたフランジ張出部をさらに有し、前記コントローラは、前記フランジ張出部に、前記モータの出力軸側に装着されていることを特徴としている。

本発明によれば、モータのフランジの一部を、その周方向に張り出してフランジ張出部を設けており、コントローラは、このフランジ張出部に、モータの出力軸側に装着されているので、例えば上記コラムタイプの電動パワーステアリング装置で、モータが車両に対して傾いてレイアウトされる場合に、例えば、ギヤボックス横のスペース（図６に示す符号Ｓの領域）のようにデッドスペースとなっている領域に位置するようにコントローラをレイアウトすることができる。それにより、電動パワーステアリングをコンパクト化することができる。

ここで、前記モータおよびコントローラは、それぞれ着脱可能な固定手段で装着されており、前記モータの固定手段の着脱方向に対し、コントローラの固定手段の着脱方向が同じ向きになっていれば好ましい。このような構成であれば、モータおよびコントローラを同じ向きから着脱することが容易にできるので、例えば生産ラインでの組立工程において、同一の工程にて組立てることが容易になる。したがって、電動パワーステアリング装置自体の組付け性を向上させることができる。なお、モータおよびコントローラの固定手段としては、例えば、ボルトとタップ穴による締結等を用いることができる。

また、前記モータおよびコントローラは、着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されており、前記コントローラの固定手段の着脱方向に対し、当該電気的接続手段の着脱方向が同じ向きになっていれば好ましい。このような構成であれば、コントローラの着脱に際し、コントローラ自体の固定手段と、電気的接続手段とがいずれも同じ向きになっているので、その組付け性を向上させることができる。

なお、モータおよびコントローラ相互の電気的接続手段としては、例えばモータのパワーラインをハーネスとし、それぞれのハーネスの端子とコントローラ側の出力端子とをワッシャを介してボルトおよびナットで相互に繋ぐようにすることができる。また、モータのパワーラインをバスバーとし、コントローラ側も同様にバスバーとして相互のバスバーをボルトおよびナットで締結してもよい。これらの場合、電気的接続手段の着脱方向の向きとは、当該ボルト軸方向でのその装着側をいう。また、例えばモータおよびコントローラをコネクタで相互に接続してもよい。この場合、電気的接続手段の着脱方向の向きとは、当該コネクタの挿抜方向でのその着脱側をいう。

本発明によれば、デッドスペースを有効利用することによりコンパクト化を実現した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１および図２は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を説明する図であり、図１は、その電動パワーステアリング装置を、ステアリングシャフト側から見下ろした状態の斜視図を示しており、また、図２は、ロアシャフト側正面から見た図を示している。

この電動パワーステアリング装置は、図１および図２に示すように、操舵系に対して操舵補助力を付与するモータ１２と、そのモータ１２への通電状態を制御するコントローラ１５と、を備えており、これらモータ１２およびコントローラ１５が、ステアリング機構の取付部材としてのステアリングコラム２０に装着されているコラムアシストタイプの例である。なお、この例では、電動パワーステアリング装置を装備するステアリングコラム２０は、車体側部材に取り付けるためのブラケット３０等をさらに備えているが、これらは周知の構成と同様であるので、その説明については適宜省略する。

このステアリングコラム２０は、ステアリングシャフト１側のインナコラム２と、このインナコラム２を内嵌可能なアウタコラムを有するハウジング１０と、を備えて構成されている。
インナコラム２は、ステアリングシャフト１を回転自在に支持している。ステアリングシャフト１は、運転者からの操舵力が不図示のステアリングホイールに作用すると、その操舵力が伝達されるようになっている。そして、ステアリングシャフト１は、これに伝達された操舵トルクを、操舵トルク検出値として出力可能に操舵トルクセンサ（不図示）に連結されており、その操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出値が、上記コントローラ１５に入力されるようになっている。

このコントローラ１５は、例えばバッテリーからイグニッションスイッチを介して電力が供給可能に構成されており、上記操舵トルク検出値の他に、例えば車速センサで検出した車速検出値等の必要な信号が入力されて、それら必要な信号に基づいて、操舵系の操舵トルクに応じたアシストトルクを発生するように、モータ１２への通電状態を制御可能に構成されている。

ハウジング１０は、アルミ合金製の鋳物であり、ハウジング１０の、ステアリングシャフト１とは反対側の面から出力軸（不図示）が延出している。また、ハウジング１０内には、この出力軸に上記モータ１２による操舵補助力を伝達可能に構成された減速ギヤ等を含む操舵補助機構（不図示）を備えており、この操舵補助機構を介することにより、操舵系の操舵トルクに応じたアシストトルクを付与された操舵力が、以下不図示の、出力軸からこれに連結された自在継手を介してロアシャフトに伝達されるようになっている。そして、その伝達された操舵力で、操舵力伝達機構を介して転舵輪を転舵可能になっている。

モータ１２は、前記ステアリング機構の取付部材に装着される側の周囲にフランジ部１３を有している。このフランジ部１３は、モータ１２の本体部分とモータ１２の出力軸との境の位置に形成されており、このフランジ部１３の周方向に、ほぼ等間隔に四カ所の取り付け穴（不図示）が形成されている。そして、各取り付け穴に、着脱可能な機械的固定手段である固定ボルト１２ａ〜１２ｄが挿入されて、ステアリングコラム２０のハウジング１０上部に形成されたタップ穴（不図示）に締結可能になっている。換言すれば、固定ボルト１２ａ〜１２ｄは、モータ１２に対し、ステアリングコラム２０の軸線に沿う方向でのステアリングシャフト１側およびロアシャフト側それぞれ二カ所に、モータ１２を挟んで対向する位置を固定可能になっている。これにより、モータ１２は、ステアリング機構の取付部材であるハウジング１０上部に直付けで装着される。ここで、このモータ１２は、図２に示すように、不図示の出力軸先端が、ステアリングコラム２０の軸線側に向けて斜めとなる位置で装着されることで、全体が傾いている（同図の例では、その本体が反時計方向に、つまり左側に倒れている）。

さらに、フランジ部１３は、その一部が周方向に張り出して形成されたフランジ張出部１４をさらに有して形成されている（図２の例では左側に張り出している。）。そして、コントローラ１５は、このフランジ張出部１４に、モータ１２の出力軸側（図２での符号Ｂに示す側）に装着されている。すなわち、図２に示すように、コントローラ１５は、ステアリングコラム２０の軸線に沿う方向から見て、モータ１２との接続端子部分を基点として、いわば点対称な位置に配置されており、フランジ張出部１４に、二本の固定ボルト１５ａ，１５ｂによってモータ１２の固定ボルト１２ａ〜１２ｄと同じ側からステアリングコラム２０の軸線に沿う方向での両側で締結されている。

ここで、モータ１２およびコントローラ１５は、モータ１２の固定ボルト１２ａ〜１２ｄの着脱方向に対し、コントローラ１５の固定ボルト１５ａ，１５ｂの着脱方向がいずれも同じ向きになっている。つまり、図１ないし図２に示すように、モータ１２の各固定ボルト１２ａ〜１２ｄの着脱方向の軸線をそれぞれＶＬ１とし、コントローラ１５の各固定ボルト１５ａ，１５ｂ，の着脱方向の軸線をそれぞれＶＬ２とするとき、軸線ＶＬ１を垂直方向に向けたとき、他の軸線ＶＬ２は、いずれも垂直方向を向く。

さらに、この電動パワーステアリング装置は、図３ないし図５に示すように、上記モータ１２およびコントローラ１５は、着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されている。以下、その着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されている部分について説明する。
モータ１２とコントローラ１５とは、バスバー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃで相互に電気的に接続されており、各バスバー１２Ａ〜Ｃは、着脱可能な電気的接続手段であるボルト３１でコントローラ１５の端子台１５Ｂに接続されている。

詳しくは、図３に示すように、コントローラ１５は、基板１５Ａを備えて構成されており、その基板１５Ａには、制御回路２１と、駆動回路２２とが実装されている。制御回路２１は、不図示の各種センサから操舵トルクおよび車両の走行状態に関する各種の情報が送られてくるようになっており、予め格納されている所定のプログラムを起動させて、そのプログラムで与えられる操舵力補助のアルゴリズムに基づいて、入力情報を処理し、その処理結果を一定のタイミング毎に駆動回路２２に送信する。そして、この処理結果は、例えば駆動回路２２に供給されている電源をスイッチングするデューティ比として得られる。これにより、駆動回路２２は、制御回路２１の制御に基づいて、モータ１２を駆動する駆動電力を生成可能になっている。

ここで、上記基板４Ａのモータ１２側の一端部には、図４に拡大図示するように、モータ１２との接続部として機能する端子台１５Ｂが設けられている。この端子台１５Ｂには、ボルト締結可能なタップ穴１５Ｂｈをそれぞれ有する３つの出力端子２３Ａ〜２３Ｃが並列して形成されている。この出力端子２３Ａ〜２３Ｃのそれぞれは、図５に示すように、ボルト３１を用いて外部からの端子を締結できるようになっている。また、出力端子２３Ａ〜２３Ｃそれぞれには、駆動回路２２からの電源供給用の配線３３が接続されている（図３参照）。一方、出力端子２３Ａ〜２３Ｃそれぞれの締結側端子面には、モータ１２から延びるパワーラインとしての３本のバスバー１２Ａ〜１２Ｃの各端子ＴＮが対応する位置に延びており、バスバー１２Ａ〜１２Ｃそれぞれの端部には、図４に示すように接続用の長穴ＴＮｈが形成されている。これにより、バスバー１２Ａ〜１２Ｃは、端子台１５Ｂに、ワッシャ３４を介してボルト３１でそれぞれ締結可能になっている。

ここで、コントローラ１５の固定手段である固定ボルト１５ａ，１５ｂの着脱方向に対し、ボルト３１の着脱方向は、いずれも同じ向きになっている。すなわち、図１ないし図２に示すように、コントローラ１５の各固定ボルト１５ａ，１５ｂの着脱方向の軸線をそれぞれＶＬ２とし、ボルト３１の着脱方向の軸線をそれぞれＶＬ３とするとき、軸線ＶＬ２を垂直方向に向けたとき、他の軸線ＶＬ３は、いずれも垂直方向を向く。ここで、上記電気的接続手段には、このボルト３１が対応する。

次に、この電動パワーステアリング装置の作用・効果について説明する。
この電動パワーステアリング装置によれば、モータ１２は、ステアリング機構の取付部材に装着されるフランジ部１３を有し、このフランジ部１３は、その一部が周方向に張り出して形成されたフランジ張出部１４をさらに有している。そして、コントローラ１５は、このフランジ張出部１４に、モータ１２の出力軸側Ｂに装着されるようになっているので、モータ１２を車両に対して傾けてレイアウトする場合であっても、ギヤボックス横のスペース（図６に例示した符号Ｓの領域）のようにデッドスペースとなっている領域に位置するようにコントローラ１５をレイアウトすることができる。それにより、電動パワーステアリングをコンパクト化することができる。

特に、ギヤボックス横のスペースＳを有効に活用できるので、例えば図６に例示したコントローラ１５０の張り出し量Ｔ２に比べて、図２に示すように、コントローラ１５の張り出し量Ｔ１を少なくし得て、コンパクトなレイアウトとすることができる。
また、この電動パワーステアリング装置によれば、モータ１２の固定ボルト１２ａ〜１２ｄの着脱方向に対し、コントローラ１５の固定ボルト１５ａ，１５ｂの着脱方向がいずれも同じ向きになっているので、モータ１２およびコントローラ１５を同じ向きからステアリングコラム２０のハウジング１０上部に着脱することができる。そのため、例えば生産ラインでの組立工程において、同一の工程にて組立てることが容易になる。そして、組立工程での仮保持も容易なのでその作業効率が向上し、その組立時間も短縮することができる。したがって、電動パワーステアリング装置自体のステアリング機構への組付け性を向上させることができる。

さらに、コントローラ１５の着脱に際し、コントローラ１５自体の固定ボルト１５ａ，１５ｂと、電気的接続手段であるボルト３１とがいずれも同じ向きから着脱可能になっているので、コントローラ１５の組付け性を向上させることができる。
また、モータ１２は、そのステアリング機構の取付部材を、ステアリングコラム２０のハウジング１０としており、このハウジング１０上部にフランジ部１３が直付けされている。そして、コントローラ１５は、そのフランジ部１３に装着されているので、コントローラ１５の発熱を、熱容量の大きな部材であるステアリングコラム２０にフランジ部１３を介して好適に放熱することができる。したがって、コントローラ１５の放熱性を向上させることができる。

また、この電動パワーステアリング装置によれば、モータ１２およびコントローラ１５は、着脱可能なバスバー１２Ａ〜１２Ｃで相互に接続されているので、バスバーを短くし得て、ラジオノイズの発生を抑制することができる。
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置、並びに、電動パワーステアリング装置用モータおよびコントローラの装着構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、コラムアシストタイプを例として、モータ１２およびコントローラ１５は、ステアリング機構の取付部材としてステアリングコラム２０に直付けされている例で説明したが、これに限定されず、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、例えばピニオンアシストタイプや、ラックアシストタイプに対しても適用可能である。すなわち、モータおよびコントローラを、これらステアリング機構に装着する場合、その取付部材として、例えばピニオンアシストタイプであれば、ステアリングギアのピニオン軸に配置してよいし、また、ラックアシストタイプであればラック軸に配置してよい。

また、モータの取付部材としては、本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成可能であれば、ステアリング機構の適宜の部材をその取付部材とすることができる。しかし、コントローラ１５の発熱を、熱容量の大きな部材に逃がすことで好適に放熱する上では、コラムアシストタイプであれば、上述のように、モータの取付部材をステアリングコラムとし、そのステアリングコラムにフランジ部を直付けすることが好ましい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を説明する図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を説明する図である。 モータおよびコントローラ相互の着脱可能な電気的接続手段を説明するための概略構成を示す図である。 端子台とバスバーとの接続部分を拡大して示す図である。 端子台とバスバーとの接続部分の側面を示す図（図４でのＡ方向から見た図）である。 従来の電動パワーステアリング装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ ステアリングシャフト
２ インナコラム
１０ ハウジング
１２ モータ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ （モータの）固定ボルト（固定手段）
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ バスバー
１３ フランジ部
１４ フランジ張出部
１５ コントローラ
１５Ａ 基板
１５Ｂ 端子台
１５ａ，１５ｂ （コントローラの）固定ボルト（固定手段）
２０ ステアリングコラム
３０ ブラケット
３１ ボルト（電気的接続手段）
３３ 配線
３４ ワッシャ

Claims (2)

1. 操舵系に対して操舵補助力を付与するモータと、そのモータへの通電状態を操舵系の操舵トルクに応じて制御するコントローラとを備え、前記モータおよびコントローラは、それぞれ別個のユニットで構成されている電動パワーステアリング装置において、
   前記モータは、ステアリング機構の取付部材に装着されるフランジ部を有し、当該フランジ部は、その一部が周方向に張り出して形成されたフランジ張出部をさらに有し、前記コントローラは、前記フランジ張出部に、前記モータの出力軸側に装着され、
   前記モータおよびコントローラは、それぞれ着脱可能な固定手段で装着されており、前記モータの固定手段の着脱方向に対し、コントローラの固定手段の着脱方向が同じ向きになっ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. 前記モータおよびコントローラは、着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されており、
   前記コントローラの固定手段の着脱方向に対し、当該電気的接続手段の着脱方向が同じ向きになっていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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