JP4835084B2

JP4835084B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4835084B2
Application number: JP2005284055A
Authority: JP
Inventors: 健治新井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007091071A

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ステアリング機構へ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。
特開２００３−１１８６０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両への組付け性は向上させ得るものの、例えば生産ラインでの組立工程等において、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という点では、特段の検討がなされておらず、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、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得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、を備える電動パワーステアリング装置において、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ステアリング機構の取付部材にそれぞれ着脱可能な固定手段で装着されるとともに、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いずれも同じ向きになっていることを特徴としている。
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、あるいは、ボルト・ナットによる締結や、スタッドボルト・ナットによる締結等を好適に用いることができる。

本発明によれば、モータおよびコントローラを同じ向きからステアリング機構の取付部材に着脱することができるので、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。
ここで、前記ステアリング機構の取付部材をステアリングコラムとし、前記モータおよびコントローラは、当該ステアリングコラムに直付けされていることが好ましい。このような構成であれば、コントローラ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に放熱する上で好適である。

また、モータおよびコントローラは、相互が隣接して配置されるとともに着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されていることが好ましい。このような構成であれば、例えばハーネスを短くし得て、ラジオノイズの発生を抑制し、その対策コストを軽減する上で好適である。そして、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いるので、例えば一方が故障した場合に、当該一方のみを交換することができる。そのため、交換に要するコストを低減することができる。したがって、市場におけるサービス性を向上させ、ユーザーの費用負担を軽減させることができる。

本発明によれば、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得る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、また、図２は、ロアシャフト側から、それぞれ見下ろした状態の斜視図を示している。
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３が僅かに延出している。また、ハウジング１０内には、この出力軸３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、出力軸３からこれに連結された自在継手４を介してロアシャフト５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、自在継手６を介して、以下不図示の、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。

ここで、この電動パワーステアリング装置は、図１ないし図２に示すように、上記モータ１２およびコントローラ１５は、それぞれ別個のユニットで構成されており、相互が隣接して配置されている。さらに、これらモータ１２およびコントローラ１５は、それぞれが、着脱可能な機械的固定手段であるボルトによって、これらの取付部材である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おり、そのハウジング１０上部に直付けで装着されている。

すなわち、図１ないし図２に示すように、コントローラ１５は、ハウジング１０上部でのステアリングコラム２０のほぼ軸線上となる位置に配置されており、二本の固定ボルト１５ａ，１５ｂによって締結されている。そして、これら固定ボルト１５ａ，１５ｂのうち、固定ボルト１５ｂは、コントローラ１５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側を固定している。また、固定ボルト１５ａは、コントローラ１５に対し、隣接するモータ１２とは反対側の略中央の位置を固定している。

また、モータ１２は、二本の固定ボルト１２ａ，１２ｂによって締結されている。そして、これら固定ボルト１２ａ，１２ｂ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５側それぞれに、モータ１２を挟んで対向する位置を固定している。
そして、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，１２ｂ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、各固定ボルト１５ａ，１５ｂ，１２ａ，１２ｂの着脱方向の軸線をそれぞれＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３，ＶＬ４とするとき、軸線ＶＬ１を垂直方向に向けたとき、他の軸線ＶＬ２，ＶＬ３，ＶＬ４は、いずれも垂直方向を向く。

ここで、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、上記隣接して配置される、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。
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、ボルト締結による３つの出力端子２３Ａ〜２３Ｃが形成されている。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およびナット３２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本のハーネス１２Ａ〜１２Ｃのうちの各一本の端子ＴＮがワッシャ３４を介してボルト３１およびナット３２で締結可能になっている。このハーネス１２Ａ〜１２Ｃそれぞれの端子ＴＮ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、ハーネス１２Ａ〜１２Ｃが太い場合でも、端子台１５Ｂに形成された取り付け穴４Ｂｈとの間でのずれや、ばらつきを吸収して確実にボルト締めできるようになっている。ここで、上記着脱可能な電気的接続手段には、ハーネス１２Ａ〜１２Ｃそれぞれの端子ＴＮと出力端子２３Ａ〜２３Ｃとをワッシャ３４を介して相互に繋ぐ、ボルト３１およびナット３２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およびコントローラ１５は、それぞれ別個のユニットで構成されており、ステアリングコラム２０にそれぞれ着脱可能なように固定ボルト１２ａ，１２ｂ、および固定ボルト１５ａ，１５ｂでそれぞれ装着されているので、メンテナンス等でのサービス性が向上する。すなわち、例えばモータおよびコントローラが一体に構成され、相互が電気的に着脱不可能な構成である場合には、仮にモータおよびコントローラのいずれか一方が故障したときでも、その一方のみを交換することはできないが、上記本実施形態での構成によれば、個別に交換可能なので、修理に要するコストを低減させることができる。したがって、メンテナンス等でのサービス性が向上する。

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，１２ｂ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。

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、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上部に直付けされているので、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、相互が隣接して配置されるとともに着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されているので、ハーネスを短くし得て、ラジオノイズの発生を抑制し、その対策コストを軽減することができる。そして、モータおよびコントローラの、例えば一方が故障した場合に、当該一方のみを交換することができるので、交換に要するコストを低減することができる。したがって、市場におけるサービス性を向上させ、ユーザーの費用負担を軽減させることができる。

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、モータおよびコントローラの取付部材としては、例えばコントローラ１５をブラケット３０に取り付ける等、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、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直付けすることが好ましい。

また、上記実施形態では、モータ１２およびコントローラ１５は、相互が隣接して配置される例で説明したが、これに限定されず、適宜の距離を隔てた位置に装着してもよい。しかし、ハーネスを短くし得て、ラジオノイズの発生を抑制し、その対策コストを軽減する上では、相互が隣接して配置されるとともに着脱可能な電気的接続手段で相互に接続されていることが好ましい。

また、上記実施形態では、着脱可能な電気的接続手段として、ハーネス１２Ａ〜１２Ｃそれぞれの端子ＴＮと出力端子２３Ａ〜２３Ｃとをワッシャ３４を介してボルト３１およびナット３２で相互に繋ぐ例で説明したが、本発明に係る着脱可能な電気的接続手段は、これに限定されず、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し、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。なお、モータのパワーラインとコントローラとの接続について、ブラシモータの場合には、モータとコントローラとはパワーラインのみの接続でよい。また、ブラシレスモータの場合には、パワーラインの接続の他に、モータ位置センサの接続を含めて接続する。

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。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。端子台とハーネスとの接続部分を拡大して示す図である。端子台とハーネス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。

符号の説明

１ステアリングシャフト
２インナコラム
３出力軸
４自在継手
５ロアシャフト
６自在継手
１０ハウジング
１２モータ
１２ａ，１２ｂ（モータの）固定ボルト
１５コントローラ
１５ａ，１５ｂ（コントローラの）固定ボルト
２０ステアリングコラム
３０ブラケット
４０ハーネス

Claims

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、を備える電動パワーステアリング装置において、
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且つ相互が隣接してステアリングコラムのアルミ合金製のハウジング上部にそれぞれ着脱可能な固定手段で直接装着されるとともに、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いずれも同じ向きになっており、さらに、相互に着脱可能な電気的接続手段で接続さ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。