JP5046020B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものであり、特に電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構造に関するものでる。

近年の車両の多くには、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置が装備されている。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、ステアリングコラムの一部が減速ギアボックスにより構成され、この減速ギアボックスに電動モータが取り付けられている。そして、電動モータを、コントロールユニット（ＥＣＵ）により制御するようになっている。

コントロールユニットはＣＰＵ等の電子回路を収容しており、ユニット内部への水の浸入を防ぐ必要がある。そのために、例えば、ステアリングコラムの外周を伝ってコントロールユニットに流れる水滴を、シールド部材で堰き止める技術（特許文献１）や、傾斜状の受け部で下側へ流す技術（特許文献２）が提案されている。
特開２００３−６３４２６号公報 特開２００６−１０３５６７号公報

しかしながら、コントロールユニットには、ステアリングコラムの外周を伝う経路以外からも水が浸入する可能性があり（例えば、パワーステアリング装置が車両のダッシュボード近辺に配置された場合は、エアコンのハーネス等から結露して発生した水滴がコントロールユニットに滴下することも考えられる）、このような場合、上記特許文献１や特許文献２に開示された技術を採用しても、ユニット内部への水の進入を防止できない虞がある。また、一方で、コントロールユニットに、防水コーティングや厳重な防水シール構造を採用した場合、パワーステアリング装置の製造コストが高くなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な構成でコントロールユニットへの流体の浸入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。

本発明においては、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、ケースと該ケースに掛合するカバーとにより、前記電動モータの駆動を制御する電子回路を収容するコントロールユニットと、を備え、前記ケースおよび前記カバーの少なくともいずれか一方の掛合部を折り返し構造とすることで、前記ケースおよび前記カバーの掛合部間に空隙が形成されている電動パワーステアリング装置を構成したものである。

この構成によれば、ケースおよびカバーの少なくともいずれか一方の掛合部を折り返し構造とすることで、ケースとカバーの掛合部間に空隙が形成されているので、コントロールユニットに水（流体一般を含むが、ここでは典型例として水とする）が滴下し、ケースとカバーの掛合部の隙間から水が侵入したとしても、折り返し構造と空隙との相乗効果により侵入した水の侵入防止することができる。より具体的には、折り返し構造により水の侵入経路を長くかつ複雑化させ、空隙によりケースとカバーとの間に発生する毛細管現象を防止するとともに侵入した水を溜めおくようにすることで、水の侵入が好適に抑制できる。また、これらケースやカバーの折り返し構造はプレス成型等により容易に形成でき、防水コーティングや厳重な防水シール構造を採用する場合に比べて、電動パワーステアリング装置の製造コストを抑えることもできる。

尚、ここで、「掛合部」とは、ケースとカバーの両部材において、一方を引っ掛けることで他方が保持される関係にある部分を示している。また、「掛合部を折り返し構造とする」とは、典型的には、掛合部がその基部から先端部に向かう途中で折れ曲がることで、当該基部の延出方向と先端部の延出方向とが反対方向になっている構造を含む。

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記折り返し構造を有する掛合部は、断面コの字形状であるように構成してもよい。

この構成によれば、断面コの字形状は、プレス加工等で成型できるので容易に折り返し構造が実現できる。

また、前記ステアリング系は、電動モータから操舵補助トルクが伝達されるステアリング軸を有し、前記ケースは、前記ステアリング軸に対して略垂直な第一の面と、略鉛直方向上方を向く第二の面とを有し、前記折り返し構造を有する掛合部は、少なくとも前記第一の面および第二の面に形成されているように構成しても良い。

この構成によれば、第一の面はステアリング軸を伝って水が滴下しやすく、第二の面はコントロールユニットの略鉛直上に設置される車両部品からの水が滴下しやすいから、少なくともこれらの面に折り返し構造を有する掛合部が形成されることで、水の浸入を好適に防止することができる。

また、前記ケースは、略鉛直下方を向く第三の面を有し、該第三の面には、前記カバーを拘持させる拘持部が形成されるとともに、前記第三の面を除くすべての外周面には、前記折り返し構造を有する掛合部が形成されているように構成しても良い。

この構成によれば、第三の外周面を除くすべての面（水が特に浸入しやすい面）に折り返し構造を有する掛合部が形成されているので、水の浸入をさらに好適に防止できるとともに、これらの面にてケースとカバーとを掛合させた上で、第三の面においてケースとカバーとを拘持（動かないように拘束した状態で支持）させることができる。

本発明によれば、安価な構成でコントロールユニットへの水の浸入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ができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置について以下の順番で説明する。
１．電動パワーステアリング装置の全体構成
２．電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成
３．電動パワーステアリング装置の変形例
尚、各図面において、同一の部品には同一の符号を付している。

１．電動パワーステアリング装置の全体構成：
まず、図１を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成の概要を説
明する。

電動パワーステアリング装置は、ハンドル１に接続されたステアリング軸（図示せず）、このステアリング軸を回動自在に支持するステアリングコラム２、ステアリング軸に補助操舵トルクを付与する電動モータ２０、電動モータ２０を制御するコントロールユニット（以下、ＥＣＵともいう）３０等を備えている。

ステアリングコラム２の内部に配置されるステアリング軸は、ユニバーサルジョイント４ａ・４ｂ及びピニオンラック機構５等を介して、走行車両のタイロッド６に連結されている。ステアリング軸には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられている。また、電動モータ２０は、減速ギア３を介してステアリング軸に接続されている。

電動モータ２０を制御するＥＣＵ３０には、イグニションキー１１がＯＮとされることによりバッテリ１４からリレー１３を経て電力が供給される。ＥＣＵ３０は、電子回路（図示せず）を収容している。かかる電子回路は、ＣＰＵ、入出力等の周辺回路およびＲＡＭやＲＯＭ等のメモリを備えものであり、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ１２で検出された車速Ｖに基づいて、アシスト指令の操舵補助指令値の演算を行ない、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ２０に供給する電流を制御する。

次に、図２、図３を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置のＥＣＵ３０の近傍部分の構成について説明する。図２は、電動パワーステアリング装置のＥＣＵ近傍を示す斜視図であり、図３は、電動パワーステアリング装置と車両のエアコンダクトとの関係を示す模式図である。

電動パワーステアリング装置のステアリングコラム２は、図２に示すように、ハンドル側の部分がタイヤ側の部分よりも鉛直方向上方に位置するように斜めに傾斜した姿勢で車室内（本実施形態では、ダッシュボード近辺）に配置される。電動モータ２０及びＥＣＵ３０は、バスバー（図示せず）を介して電気的に接続されステアリングコラム２の下部に一体的に固定されている。このため、ステアリングコラム２の上部はＥＣＵ３０よりも鉛直方向上方に配置されることとなり、ステアリングコラム２の上部に水滴が付着した場合には、この水滴がステアリングコラム２を伝って下方のＥＣＵ３０側へ移動することとなる。この場合、ＥＣＵ３０の面３０ｂ（ステアリング軸に対して略垂直な面：第一の面）から水がＥＣＵ内部に侵入しやすい。また図３に模式的に示すようにＥＣＵ３０の略鉛直上にはエアコンダクト５０が配置されている。このため、エアコンダクト５０のハーネス等から結露して水滴が発生した場合にはＥＣＵ３０に滴下することも考えられる。この場合ＥＣＵ３０の面３０ａ（略鉛直方向上方を向く面：第二の面）から水がＥＣＵ内部に浸入しやすい。以下、ＥＣＵ３０内部への水の侵入を抑制する構成につき、詳細に説明する。

２．電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成：
本実施の形態に係るＥＣＵ３０の構成を図４から図７を用いて、従来例との比較を交えつつ説明する。

図４は、本実施の形態に係るＥＣＵ３０の正投影図である。紙面中央にＥＣＵ３０の正面図を、該正面図の上下にＥＣＵ３０の平面図および底面図を、そして紙面向かって左右に左側面図及び右側面図を示す。尚、背面図は省略している。また、図５は、図４のＥＣＵ３０のＸ−Ｘ'断面における上側部分を模式的に示した断面図である。

図４および図５に示すように、ＥＣＵ３０は、箱状のケース３２と蓋状のカバー３４とで電子回路部３８を内部に密閉収容している。電子回路部３８は、金属板３８０、リード３８１および制御基板３８２等からなり、電動モータ２０に供給する電流を制御する。電子回路部３８は、接続端子等を有するコネクタ３６を介して電動パワーステアリング装置の他の構成部品と電気的に接続されている。

図５を用いてこの電子回路部３８に水が浸入を防止するための構造を詳述する。図５に示すように、ケース３２とカバー３４とはそれぞれ例えばアルミ板等で形成されるケース側掛合部３２０（図中斜線Ａで示した部分）とカバー側掛合部３４０（図中斜線Ｂで示した部分）とを有している。ケース側掛合部３２０は、コの字状の折り返し構造を有し、カバー側掛合部３４０は、くの字状の折り曲げ構造を有している。この構造により、ケース側掛合部３２０とカバー側掛合部３４０の一方を他方に引っ掛けることで他方が保持されるようになるとともに、ケース側掛合部３２０とカバー側掛合部３４０との間に空隙４０が画成されている。

上記構成により、電子回路３８への水の浸入が防止される。これを図６および図７に示す従来のＥＣＵ９０およびＥＣＵ１００と比較しつつ説明する。

例えば、図６に示すＥＣＵ９０においては、ケース９２の形状に合わせて、カバー９４を折り曲げているので、ケース９２とカバー９４との間の微細な隙間から、矢印で示すように水が毛細管現象等で内部に侵入してしまう。また、図７に示すＥＣＵ１００においては、カバー１０２とケース１０４とをねじ１０６をねじ孔１０８に挿通することにより固定しているが、やはりカバー１０２とケース１０４の間の微細な隙間から矢印に示すように水が侵入してしまう。

これに対し、図５に示す本実施の形態にかかるＥＣＵ３０においては、ケース側掛合部３２０に形成された折り返し構造によりそもそも水の侵入経路が長くかつ複雑になっていること、空隙４０によりケース３２とカバー３４との間に毛細管現象がおきづらいこと、そして侵入した水が空隙４０に溜めおかれることの相乗効果により、水の侵入が抑制される。

上記ケース側掛合部３２０及びカバー側掛合部３４０は、ＥＣＵ３０の外周面のうち、ＥＣＵ３０の底面（図４の底面図で表される面であり、車両への取付時に略鉛直下方を向く面：第三の面）を除くすべての面（図４の平面図、左側面図、右側面図）において、形成されている（図４の斜線Ｌ，Ｍ、Ｎで示した部分）。これにより、ステアリングコラム２を伝う水およびエアコンダクト５０から滴下する水ともにその浸入を防止することができる。

尚、ＥＣＵ３０の組み立てに際しては、外周面の上記三つの面に形成されたケース側掛合部３２０とカバー側掛合部３４０とを掛合させた上で、ＥＣＵ３０の底面に形成されたケース３２の拘持部３２１により、カバー３４を拘持させるようにする。本実施形態においては、拘持部３２１は、ケース３２にプレス成型により設けられた出っ張りと凹みにより構成されている。この拘持部３２１の出っ張りをカバー３４に成型された凹みに打ち込んでいくことにより、ケース３２とカバー３４とが固定されるようになっている（かしめ加工）。

３．電動パワーステアリング装置の変形例：
以上本発明の実施形態を示したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な態様での実施が可能である。例えば以下のような変形例が可能である。

上記実施形態においては、折り返し構造として断面コの字形状である構造を示したが、これに限定されるものではなく、例えば断面Ｕ字形状や断面Ｖ字形状等様々な態様をとることが可能である。
また、上記実施形態においては、折り返し構造を、ケース側掛合部３２０に設けたが、カバー側掛合部３４０に設けるようにしてもよい。また、ケース側掛合部３２０およびカバー側掛合部３４０双方に設けるようにして、より止水効果を高めるようにしてもよい。

本発明の実施の形態にかかる電動パワーステアリング装置の構成概要を示す図 同実施の形態にかかる電動パワーステアリング装置のＥＣＵ近傍を示す斜視図 同実施の形態にかかる電動パワーステアリング装置と車両のエアコンダクトとの関係を示す模式図 本実施の形態に係るＥＣＵの正投影図 同実施の形態にかかるＥＣＵの要部断面図 比較例にかかる従来のＥＣＵの要部断面図 比較例にかかる従来のＥＣＵの要部断面図

符号の説明

１ …… ハンドル
２ …… ステアリングコラム
３ …… 減速ギア
４ａ…… ユニバーサルジョイント
４ｂ…… ユニバーサルジョイント
５ …… ピニオンラック機構
６ …… タイヤロッド
１０…… トルクセンサ
１１…… イグニッションキー
１２…… 車速センサ
１３…… リレー
１４…… バッテリ
２０…… 電動モータ
３０…… コントロールユニット（ＥＣＵ）
３２…… ケース
３２０……ケース側掛合部
３４…… カバー
３２１……拘持部
３４０……カバー側掛合部
３６…… コネクタ
３８…… 電子回路部
３８０……金属基板
３８１……リードフレーム
３８２……制御基板
４０…… 空隙
５０…… エアコンダクト
９０…… コントロールユニット
９２…… ケース
９４…… カバー
１００……コントロールユニット
１０２……ケース
１０４……カバー
１０６……ねじ
１０８……ねじ孔

Claims (3)

1. 車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動モータと、
   ケースと該ケースに掛合するカバーとにより、前記電動モータの駆動を制御する電子回路を収容するコントロールユニットと、
   を備え、
   前記ケースおよび前記カバーの掛合部を折り返し構造とすることで、前記ケースおよび前記カバーの掛合部間に空隙が形成されており、
   前記ケースおよび前記カバーの掛合部のいずれか一方は、断面コの字形状、断面Ｕ字形状、又は、断面Ｖ字形状に形成されており、かつ、前記ケースおよび前記カバーの掛合部の他方は、断面Ｌの字形状に形成されている、
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記ステアリング系は、電動モータから操舵補助トルクが伝達されるステアリング軸を有し、
   前記ケースは、前記ステアリング軸に対して略垂直な第一の面と、略鉛直方向上方を向く第二の面とを有し、
   前記折り返し構造を有する掛合部は、少なくとも前記第一の面および第二の面に形成されている、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ケースは、略鉛直下方を向く第三の面を有し、該第三の面には、前記カバーを拘持させる拘持部が形成されるとともに、前記第三の面を除くすべての外周面には、前記折り返し構造を有する掛合部が形成されている、
   請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

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