JP5067159B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関する発明であり、特に、電動パワーステアリング装置の操舵補助制御用および補助力駆動用の電気回路装置を構成する回路基板モジュールのメカニカル部への一体化搭載のための配置・構造に関する案件である。

一般的な車両用の電動パワーステアリング装置を説明する。車両の操向ハンドルとラック・アンド・ピニオン操舵機構装置のピニオン軸との間に連結される操舵軸上には操舵入出力による回転トルク(以下、「操舵トルク」と呼称)が発生している。操舵軸上にトルク検出装置を設けて発生した操舵トルクを検出し、また、車両側より提供される車速情報とに基づいて、その時々に求められる操舵補助量を演算制御する。演算結果に基づいて付属する電動モータへの供給電流を調整しながら操舵補助力として駆動し、その駆動力を歯車減速機構により操舵軸に伝達出力して、運転者の操向ハンドルの操舵動作を適正に補助する。

このような電動パワーステアリング装置の制御駆動回路装置においては、操舵トルクを検出するためのトルク検出装置の信号処理用電気回路、検出された操舵トルクに基づいて電動モータの駆動用電流の指示量を演算し決定されるデューティ比によってパルス幅変調(PWM)の矩形波駆動用信号を出力するための制御駆動回路装置の制御用電気回路、制御用電気回路からのPWM矩形波駆動信号を受けブリッジ回路を構成する複数のパワートランジスタを整流・スイッチング駆動するための制御駆動回路装置の駆動用電気回路、など複数の電気回路が必要とされる。

それぞれの電気回路は基板パッケージ単位に、トルク信号処理用電気回路基板であるところの“センサモジュール”、制御駆動回路装置の制御用電気回路基板であるところの“制御モジュール”、制御駆動回路装置の駆動用電気回路基板であるところの“パワーモジュール”などの複数の機能別回路基板モジュールとして区分でき、電動パワーステアリング装置の機械機構本体である歯車減速機構部の周辺近傍にそれぞれが個別に配置されている。或いは回路基板モジュールの一部が歯車減速機構部の筐体内外に搭載されている場合もある。

そして、電気配線によって各モジュール間が電気的に導通連絡され、所定の働きを分担し相互に連絡しながら電動パワーステアリング装置の電装システムとして機能を果たすよう構成されている。しかしながら、この様に回路モジュールごとに個別に配置される形態においては、それによって部品点数が多くなることで、装置自体の組立て作業工数や車両への搭載固定のための作業工数で労働負担が増えたり、コスト高になるという不都合があった。

このため、これら複数の回路モジュールをさらに集約して、電動パワーステアリング装置の歯車減速機構部の筐体内に一体化搭載するものが提案されている。(例えば、日本公開特許公報:特開2004−106703号公報、日本公開特許公報:特開2002−345211号公報参照)

図16は、従来より提案されているこのような電動パワーステアリング装置100の一例を説明する断面図であり、入力軸101の外側軸端には、図示されていないものの操向ハンドルを取り付けるための操舵軸が連結されており、入力軸101にトーションバー102(捩じり棒鋼)を介して同軸に連結された出力軸103が歯車減速機構の筐体(以下、「ギアボックス」と呼称)105の内部を貫通するように配置されている。出力軸103はボールベアリング106、107により回転自在に支承され、入力軸101はニードルベリング108とすべり軸受109により回転自在に支承されている。

ギアボックス105の内部には、ウォームギアとウォームホイールギアから構成される歯車減速機構110が配置されている。ウォームギア軸112は電動モータ111の出力軸に嵌め合い連結されている。ウォームホイールギア113は出力軸103の外周に圧入嵌め合い固定されている。また、ギアボックス105の内部には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ115が出力軸103の外側に配置されている。

トルクセンサ115は、操舵トルクにより発生するトーションバー102の捩れ量に基づく入力軸101と出力軸103との相対回転角を磁気的に検出するもので、その検出素子116がトルクセンサ115の内径側に設けられている。

ギアボックス105の内部には、トルクセンサ115が検出した操舵トルク量と、車体側の車速センサにより検出され提供された車速信号と、に基づいて電動モータの駆動出力を制御する制御用電気回路であるところの制御モジュール120が配置されている。ギアボックス105の内部には、スイッチング駆動用の複数のパワートランジスタからブリッジ回路構成される電動モータ駆動用電気回路であるところのパワーモジュール123が配置されている。

制御モジュール120は、制御用電気回路基板121の上に中央演算処理装置(CPU)素子その他の制御回路素子122を表面実装して回路構成されている。トルクセンサ115の検出素子116の出力端子も制御モジュール120に接続されている。

また、パワーモジュール123の入力端子も制御モジュール120に接続されている。パワーモジュール123のパワートランジスタ・ブリッジ回路は熱伝導性の高い金属製の筒状部材124に直接固定されており、電動モータのスイッチング整流駆動のためにパワートランジスタから発生する熱量が筒状部材124を介してギアボックス105に伝達されて空気中への放出発散が行われる。

しかしながら、制御モジュール、パワーモジュールなどの複数の電気回路モジュールを電動パワーステアリング装置のギアボックス内部に一括して搭載するには、ギアボックス筺体の形状寸法をある程度は大きくしなければならない。その結果、ギアボックス筐体寸法を大きく取ることによって、電動パワーステアリング装置を車両に搭載する際に他装置類と干渉しないように装備場所を確保することが困難となり、車載装置全体のレイアウト設計に対し自由度が損なわれることになる。

また、車両衝突の場合に備え、人体への衝撃入力を緩和する機能を具備し、電動パワーステアリング装置を含む操舵機構系の装置類(他、例えば、操舵補助機能を具備しないステアリング・コラムやインタミディエート・シャフトなど)に予め設けられた衝撃吸収機構においては、前記のギアボックス筐体の寸法拡大によって、衝撃吸収のために所要であるところのコラプシブル・ストローク長さ寸法を維持確保することが困難となり、このような電動パワーステアリング装置は操舵機構系の装置として基本的に果たすべき機能要件を満足出来ない潜在的問題があった。

さらに、パワーモジュール発熱量の放出発散手法にも潜在的問題が見受けられた。従来の電動パワーステアリング装置の制御駆動回路装置におけるパワーモジュールは、ブリッジ回路で構成する複数のパワートランジスタのスイッチング駆動と大電流の整流制御により発熱量が他のモジュールよりも著しく大きいから、装置の内において熱量を放出発散させる機能的手段が不可欠となるが、図16示すような電装部品一体搭載式の構造をもつ電動パワーステアリング装置100においては、熱量を空気中に放出発散させるヒートシンク(放熱部材)としてギアボックス105の内壁に嵌め合わされている金属製の筒状部材124とギアボックス105を利用している。

しかしながら、ヒートシンクとして利用される事に起因するギアボックス筐体寸法の熱膨張・熱収縮によって、ギアボックス105の内部で組み立てられ配置精度が求められる歯車減速機構は、ウォームギア112とウォームホイールギア113の軸間距離が筐体の膨張・収縮に伴って変動され、歯車噛み合い間の隙間寸法が拡大すると歯打ち音・ガタ音が大きくなってしまったり、逆に歯車噛み合い間の隙間寸法が縮小すると摩擦フリクションが大きくなって電動パワーステアリング装置の操作感が悪化したり歯車寿命が低下してしまう、など潜在的に作動上で不都合が生じる問題があった。

特開2004−106703号公報 特開2002−345211号公報

この発明案件は、上記したようないくつかの潜在的問題を解消し、実使用に耐えうる電装品一体式の電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明は、電動パワーステアリング装置の歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位を制御駆動回路装置の回路モジュール取付け面として設け、歯車減速機構部と複数の回路モジュールを一体に、かつ最短距離間に組み立て構成することで、部品点数を極力少なくし、装置の組立作業と車両搭載時の組付け作業を容易に行える電動パワーステアリング装置を提供することにある。

歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位を制御駆動回路装置の回路モジュール取付け面とすることにより、複数の回路モジュールを一体化搭載しても、ギアボックスなどの構造部材に形状寸法の拡大を伴わず、衝撃吸収機構において所要の衝撃吸収用コラプシブル・ストローク長さ寸法を維持確保する設計が負担無く可能となる。

また、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に制御駆動回路装置の回路モジュールの取付け面を設けることにより、車載装置全体のレイアウト設計に対して形状的融通性を持たせ、車両への組み付け搭載時の他装置・他部品とのレイアウト干渉を回避することを容易としながら、電動パワーステアリング装置のメカニカル機構部と電装回路モジュールの一体化、および装置全体の小型化を図ることが出来る。

さらに、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に制御駆動回路装置の回路モジュール用の取付け面を設けて搭載固定することにより、制御駆動回路装置の駆動用電気回路基板であるところのパワーモジュールより発生する熱量を放射発散させながら、かつ、ギアボックス筐体の熱膨張収縮に起因する歯車減速機構のウォームギアとウォームホイールギアの歯車噛合部における歯車噛み合い間の組立隙間寸法の変動影響(隙間ガタ大、歯打ち音大、ギア命劣化、操作感悪化、など)を未然に抑止することができる。

さらにさらに、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に設けた取付け面に制御駆動回路装置の複数の回路モジュールを集約搭載することにより、複数の回路モジュール間の相互の電気配線連絡を最短距離間で行いまた回路モジュールとその他の回路装置要素との電気配線連絡を最短距離間に行って、配線損失を極限まで解消することにより、電動パワーステアリング装置のエネルギー消費効率を改善させることが可能となる。

ここで述べる「その他の回路装置要素」とは、例えば、電動パワーステアリング装置の内に含まれる電動モータやトルク検出用の界磁コイル巻き線など従来より構成されている電装品ユニットや、または、制御駆動回路装置の一部構造を変えてパワーライン遮断用のリレーや回生サージ吸収用の電解コンデンサなど比較的大型の電子部品を集約搭載して回路構成した樹脂モールド箱型の配線フレームモジュールなどであり、電動パワーステアリング装置を構成する電装品ユニットや回路装置の全般を意味する。

図1は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部の外観図である。
図2は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図である。
図3は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスの形状を説明する斜視図である。
図4は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図である。
図5は、図1に示す構成から、電動モータ及びカバー類を取り除いた状態を説明する斜視図である。
図6は、ギアボックスとトルク検出コイルの出力端子と、モジュール取付部材及び端子接続ガイドとの位置関係を説明する端子接続ガイドの第1実施例の側面図である。
図7は、図6に示す端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図8は、端子接続ガイドの第2実施例の端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図9は、端子接続ガイドの第3実施例の端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図10(a)及び図10(b)は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスとモジュール取付部材の概略を説明する図である。
図11は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図である。
図12は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスの形状を説明する斜視図である。
図13は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図である。
図14は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスに主要構成部材を組み付けた状態を説明する斜視図である。
図15(a)及び図15(b)は、第3の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスとモジュール取付部材の概略を説明する図である。
図16は、従来の電動パワーステアリング装置の一例を説明する断面図である。

[第1の実施の形態]
以下、この発明の第1の実施の形態について説明する。図1乃至図5は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置の構成を説明する図である。

図1乃至図5において、11は電動パワーステアリング装置のギアボックスであり、12は電動モータである。電動パワーステアリング装置のギアボックス11には、操向ハンドルに連結された入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構部などが、図16に示す公知のものと同様の構成で配置されている。但し、図1乃至図5においてはこれらの部品は、図示を省略してある。図1の矢印aは、入力軸側から出力軸側に向かう方向を示している。なお、これら構成部品は、図16に示す公知の構成に限らず、他の構成を用いてもよい。

例えば、図16に示す公知の構成は、コラム・アシスト式の電動パワーステアリング装置のものであるが、前記した“車両の操向ハンドルとラック・アンド・ピニオン操舵機構装置のピニオン軸との間に連結される操舵軸上に発生する回転トルクにおいて、運転者の操舵動作を補助する”目的の電動パワーステアリング装置という請求対象ということでは、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置のラック&ピニオン機構部のピニオン軸上のアシスト機構なども他の構成に含まれる。

さて、図1以降の請求構造に関する説明へ話を戻す。電動モータ12のフランジ12aは、ギアボックス11のモータフランジ11aにボルト12bによって締結固定される。電動モータ12の出力軸は、ギアボックス11の箱型形状の直方体部11bの内部に組み立て収容されるウォームギア(図示されていない)の軸端と嵌め合い結合されている。

図2乃至図4を参照して、個々の部材の構成と配置を説明する。ギアボックス11は、内部にウォームギアが収容される箱型形状の直方体部11bと、ウォームホイールギアが収容される平型円筒状の筐体部11cとトルクセンサが収容される筒状部11dが一体形成されている。

直方体部11bには、ウォームギアとウォームホイールギアとの噛合点から見て、ウォームギア軸とこれに嵌合する電動モータの中心軸との間を繋ぐ軸線に対して、それよりも外側(或いは反対側)に介在する外表面に第1の平面11b1が形成され、また、第1の平面11b1に対して垂直に交差し、かつ入力軸寄りに介在する外表面に第2の平面11b2が形成されている。

このとき、第2の平面11b2は、入力軸の外周に設けられたトルクセンサのトルク検出用界磁巻き線コイル15の出力端子に対して最も接近した面となるよう相互に配置形成する。第1の平面11b1と第2の平面11b2とは、ウォームギア軸と電動モータの回転中心軸を繋ぐ軸線延長上の視野方向からギアボックス11の外形を見ると左右いずれから見ても2平面がL字状に形成され隣接していることが分かる。これらは後述する複数の回路モジュールの取付け一体化搭載するための平面である。

第1の平面11b1は、ウォームギアとウォームホイールギアとの噛合点からみて、電動モータの回転中心軸の軸線よりも外側(或いは反対側)であり、かつ、前記ギア噛合点とモータ軸の軸線とを含む平面に対して交差するいくつかの平面のなかで、前記ギア噛合点から最も離れた位置にある平面である。

筒状部11dの第2の平面11b2に接近した位置にトルクセンサのトルク検出コイル15の出力端子15aが露出している。トルク検出コイル15の出力端子15aは、第2の平面11b2に対し、略直角になるように作成されている。また、トルク検出コイル15の出力端子15aの先端部が第2の平面11b2から離れる方向に作成されている。

モジュール取付部材13は、前記したギアボックス11の第1の平面11b1と第2の平面11b2との2つの面に対向して取付けられる合成樹脂の部材であって、全体がL字状に成形されている。回路モジュールの1つであるフレームモジュールFMは、モジュール取付部材13に電源回路その他の回路要素を組み込んだものである。モジュール取付部材13には他の2つの回路モジュールが組み付けられる。一つはスイッチングトランジスタなどからなる電動モータ駆動用のパワー回路を構成するパワーモジュールPMであり、もう一つは制御回路及びトルク検出回路が組み込まれた制御モジュールCMである。

ギアボックス11の第1の平面11b1に対向して取付けられるモジュール取付部材13の面は、矩形の枠体13aに形成されている。矩形の枠体13aは、パワーモジュールPMをギアボックス11の第1の平面11b1に装着する際の押え部材として機能する。矩形の枠体13aをパワーモジュールPMの上側の面に配置し、ビス17によりギアボックス11の第1の平面11b1に固定されている。

パワーモジュールPMの下側の面をギアボックス11の第1の平面11b1に接触させて固定することにより、ギアボックス11はヒートシンクとして機能する。パワーモジュールPMに発生する熱はギアボックス11に伝達され、放熱することができる。また、この構成では、熱源が減速機構の軸間に配置されていないので、ギアボックスが熱の影響で膨張しても減速機構の軸間距離に与える影響は少ない。

ギアボックス11の第2の平面11b2に対向して取付けられるモジュール取付部材13の面は、矩形の枠体13bに形成されている。電源回路その他の回路要素であるコンデンサ21、22、リレー23などは矩形の枠体13bに組付けられる。矩形の枠体13bの開口側は制御モジュールCMの取付部13cとなっている。

モジュール取付部材13には、制御通信用信号線を接続する信号線コネクタ14a及び車載電源(バッテリなど)を接続する電源コネクタ14b、及びモータ端子を接続するモータ端子コネクタ14cが設けられている。

パワーモジュールPM、制御モジュールCM、フレームモジュールFMなどは、相互を接続する端子や、その他の回路要素を接続する端子又は貫通孔を備えている。モジュール取付部材13に回路モジュールを装着し、モジュール取付部材13をギアボックス11に取り付けることで、回路モジュール相互の接続やその他の回路要素との接続が完了するように構成されている。

また、前記信号線コネクタ14a、電源コネクタ14b、及びモータ端子コネクタ14cとの接続も完了するように構成されている。電源供給線と外部装置に接続される制御通信用信号線以外の配線が回路モジュールの外に露出していないので、外乱の電波ノイズの輻射に対して遮蔽し影響を抑制する構成が実現できる。

次に、その組み立て工程を説明する。前提として、操舵軸、入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、ニードルベリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構などが、図16に示す公知の構成と同様の構成でギアボックス11に組み付けられているものとする。

まず、ギアボックス11の第1の平面11b1の上にパワーモジュールPM、さらにパワーモジュールPMの上に矩形の枠体13aが載るようにフレームモジュールFMを配置する。ビス17によりフレームモジュールFMをパワーモジュールPMを挟んだ形でギアボックス11に固定する。この組付けによりパワーモジュールPMの端子はフレームモジュールFMの端子に電気的に接続される。

このとき、ギアボックス11の第1の平面11b1に放熱剤、例えば、放熱用シリコングリースなどを塗布すると、パワーモジュールPMの自己発熱をさらに効率良くギアボックス11に伝達することができる。

次に、制御モジュールCMをモジュール取付部材13の取付部13cに取り付け、ビス18によりギアボックス11の第2の平面11b2に固定する。この組付けにより制御モジュールCMの制御信号端子はフレームモジュールFMの制御信号端子に電気的に接続される。また、ギアボックス11の筒状部11dから露出しているトルクセンサのトルク検出コイル15の出力端子15aも、制御モジュールCMの端子に電気的に接続される。必要に応じて各モジュール端子間にハンダ付け、ヒュージング溶接、コネクタ接合などを行う。

電動モータ12をギアボックス11のモータフランジ11aにビス12bで固定する。電動モータ12の出力軸はギアボックス11内のウォームギア軸に結合される。電動モータ12の給電端子12dはフレームモジュールFMのモータ端子コネクタ14cにビス12eで固定する。

制御モジュールCMの外側にカバー20aを取り付ける。モータ端子コネクタ14cにカバー20bを取り付ける。以上で組み立てが完了する。

次に、回路モジュール相互の接続を容易にする端子接続ガイドについて説明する。

一例として、制御モジュールCMとトルク検出コイル15の出力端子15aとの接続構造について説明する。

図2、図4では、トルク検出コイル15の出力端子15aをガイドする端子接続ガイド16がモジュール取付部材13の矩形の枠体13bと一体に形成されている。端子接続ガイド16は、トルク検出コイル15の出力端子15aを制御モジュールCMの貫通孔CMaに作業上容易に貫通させるためのガイド部材であり、トルク検出コイル15の出力端子15aや制御モジュールCMの配置寸法精度が低い場合に有用な部品である。端子接続ガイド16は、必須構成部品ではなく、各部品の組立寸法の精度を向上させたり、組立工程における工法や治工具を工夫することにより省略してもかまわない。

モジュール取付部材13には、端子接続ガイド16が枠体13bと一体に形成されている。ギアボックス11の筒状部11dの第2の平面11b2に接近した位置にトルク検出コイル15の出力端子15aが露出している。また、制御モジュールCMには、制御モジュールの回路とトルク検出コイル15の出力端子15aとを電気的に接続する貫通孔CMaが形成されている。

端子接続ガイド16には複数の実施例がある。以下順次説明する。

[端子接続ガイドの第1実施例]
図6、図7に端子接続ガイドの第1実施例を示す。図6は、ギアボックス11と、トルク検出コイル15の出力端子15aと、モジュール取付部材13、及び端子接続ガイド16aとの位置関係を説明する側面図である。図7は端子接続ガイド16a付近を拡大した断面図である。なお、図6及び図7で、符号Sは入力軸を示す。

ギアボックス11の第1の平面11b1にモジュール取付部材の矩形の枠体13aを図6で矢印b方向に移動させて取り付ける。このとき、トルク検出コイル15の出力端子15aが、端子接続ガイド16aを貫通し、さらに制御モジュールCMの貫通孔CMaを貫通するように、それぞれの部材が配置されている。

端子接続ガイド16aの、出力端子15aを挿入する貫通孔の孔径は、入口が出力端子15aの外径よりも十分に大きく、奥に向かって孔径が小さくなる円錐形或いは略円錐状に形成されている。この孔の最奥部は出力端子15aの外径よりも僅かに大きい孔径に形成されている。また、この孔の最奥部は制御モジュールCMの回路基板上の貫通孔CMaの孔径よりも小さな孔径に形成されている。

モジュール取付部材13を、図6で矢印b方向に移動させてギアボックス11の第1の平面11b1に固定する。その際、トルク検出コイル15の出力端子15aは、端子接続ガイド16aの円錐形の挿入孔に案内されて、制御モジュールCMの回路基板上の貫通孔CMaを貫通する位置に矯正される。

この構成によれば、トルク検出コイル15の出力端子15aに多少の位置のずれや曲りがあっても端子接続ガイド16aの円錐形の挿入孔により適切な位置に矯正されるから、制御モジュールCMとトルク検出コイル15との接続が容易に行える。

[端子接続ガイドの第2実施例]
図8に端子接続ガイドの第2実施例を示す。図8は、端子接続ガイド16b付近を拡大した断面図であって、前記した図7に示す第1実施例の構成に対応する図である。

端子接続ガイド16bの出力端子15aを挿入する貫通孔の孔径は、出力端子15aの外径よりも僅かに大きな略一定の孔径である。また、この孔径は制御モジュールCMの回路基板上の貫通孔CMaの孔径よりも小さな孔径に形成されている。

端子接続ガイド16bは、端子接続ガイド16aよりも矯正可能な検出コイル15の出力端子15aの位置のずれや曲りは小さい。しかし、各構成部品が精度よく作成されているときは制御モジュールCMとトルク検出コイル15を正確、かつ容易に接続することができる。

[端子接続ガイドの第3実施例]
図9に端子接続ガイドの第3実施例を示す。図9は、端子接続ガイド16c付近を拡大した断面図であって、前記した図7に示す第1実施例の構成に対応する図である。

第3実施例の端子接続ガイド16cは、第1実施例、第2実施例とは異なり、制御モジュールCMの貫通孔CMaの上に取り付けられている。端子接続ガイド16cの出力端子を挿入する貫通孔の形状は、端子接続ガイド16aと同じである。

トルク検出コイル15の出力端子15aに多少の位置のずれや曲りがあっても第1実施例と同様に制御モジュールCMとトルク検出コイル15との接続が容易に行える。

そして、第3実施例によれば、レイアウト上の問題などでモジュール取付部材13に端子接続ガイドを設けることが困難な場合でも端子接続ガイドを設けることが可能となる。

以上、説明した端子接続ガイドは、上記した適用例に限られるものではない。前記端子接続ガイドは、前記したギアボックスの上、回路モジュールを搭載する枠体の上、回路モジュールの基板の上、或いは回路要素の上に配置され、端子接続ガイドの挿入口が回路モジュール或いは回路要素に設けられた接続端子と対向する位置に設定することにより、その他の回路モジュール相互の間やその他の回路要素との接続構造にも適用できる。

[第2の実施の形態]
以下、この発明の第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置について説明する。第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置は、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスと、モジュール取付部材の形状が異なる。それ以外の構成部材は第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置と同じであるので、第1の実施の形態の電動パワーステアリング装置と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

図10(a)及び(b)は、第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス25とモジュール取付部材26の概略を説明する図で、図10(a)はモジュール取付部材26の搭載前の状態を、図10(b)はモジュール取付部材26の搭載後の状態を示している。

第2の実施の形態のギアボックス25と第1の実施の形態のギアボックス11との相違点は、第1の平面の角度にある。第2の平面は、第1の実施の形態のギアボックス11の第2の平面11b2と同じである。第1の実施の形態のギアボックス11の第1の平面11b1は、第2の平面11b2に対して略直角をなしている。第2の実施の形態のギアボックス25の第1の平面25b1は、第2の平面25b2に対し、90°を超える交差角θで交差している。第2の実施の形態のモジュール取付部材26は、ギアボックス25の第1の平面25b1と第2の平面25b2の角度に合わせて形成されている。

モジュール取付部材26は、電源回路その他の回路要素が組み込まれてフレームモジュールFMを形成している。また、前記第1の平面25b1に対向する面にはパワーモジュールPMが装着されている。第2の平面25b2に対向する面は制御モジュールCMが装着されている。この点は第1の実施の形態と同じである。

パワーモジュールPMで発生する熱の放熱効果を高めるために第1の平面25b1に放熱剤HDを塗布することが有効である。第1の実施の形態の場合、モジュール取付部材13を装着する際に挿入方向がトルクセンサの検出コイル15の出力端子15aの先端軸が制御モジュールCMの貫通孔CMaを貫通する方向に規制されるため、第1の平面11b1に対して平行方向から挿入することになり、挿入時に放熱剤HDがモジュール取付部材13のエッジ部で拭き取られたりはみ出して作業性が悪くなる。

そこで、第2の実施の形態の構成を用いると、第1の平面25b1に対してモジュール取付部材26を斜め方向から装着することが可能となり、装着の際に放熱剤HDが拭き取られたりはみ出すことがない。

図11は第2の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図、図12はギアボックス25の形状を説明する斜視図、図13はギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図、図14はギアボックスに主要構成部材を組み付けた状態を説明する斜視図である。

操舵軸、入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、ニードルベアリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構などが、図16に示す公知の構成と同様の構成で配設されている。しかし、図1ないし図5と同様に、図11ないし図14においてもこれらの構成部品は図示を省略している。図11の矢印aは入力軸側から出力軸側に向かう方向を示している。

なお、図16に示す公知の構成に限らず、他の公知の構成を用いてもよい。また、この実施の形態では端子接続ガイドを用いない例を説明したが、端子接続ガイドを用いると、より組立が容易となる。その他の構成は、第1の実施の形態と同じであるから、ここでは説明を省略する。

[第3の実施の形態]
第3の実施の形態の電動パワーステアリング装置について説明する。図15(a)及び図15(b)は第3の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス11とモジュール取付部材33の概略を説明する図で、図15(a)はモジュール取付部材13の搭載前の状態を、図15(b)は搭載後の状態を示している。

第3の実施の形態と前記した第1の実施の形態との相違点は、トルクセンサのトルク検出コイルの出力端子の角度と制御モジュールの貫通孔の角度の違いにある。

第1の実施の形態のトルクセンサのトルク検出コイル15の出力端子15aは、ギアボックス11の第2の平面11b2とは略直角になるように作成されている。また、トルク検出コイル15の出力端子15aの先端部が第2の平面11b2から離れる方向に作成されている。これに対し、第3の実施の形態のトルク検出コイル32の出力端子32aは、先端部が入力軸に対して離れる方向に傾斜している。即ち、第1の実施の形態の出力端子15aと第3の実施の形態の出力端子32aとは、上記した角度のみ異なる。

第3の実施の形態の制御モジュールの貫通孔は、出力端子32aの角度に合わせて作成されている。或いは、第3の実施の形態の制御モジュールの貫通孔は、出力端子32aが挿入できるよう、第1の実施の形態の制御モジュールの貫通孔よりも大きな径の貫通孔に作成してもよい。また、この実施の形態では端子接続ガイドを用いない例を説明したが、端子接続ガイドを用いると、より組立が容易となる。

モジュール取付部材33は、電源回路その他の回路要素が組み込まれてフレームモジュールFMを形成している。また、前記ギアボックスの第1の平面11b1に対向する面にはパワーモジュールPMが装着され、第2の平面11b2に対向する面には制御モジュールCMが装着されている。この構成は、第1の実施の形態、第2の実施の形態と同じである。

パワーモジュールPMで発生する熱の放熱効果を高めるために、第1の平面11b1に放熱剤HDを塗布することが有効である。第3の実施の形態の構成を用いると、第2の形態と同様、第1の平面11b1に対してモジュール取付部材33を斜め方向から装着することが可能となり、装着の際に放熱剤HDが拭き取られたりはみ出すことがない。

第3の実施の形態のその他の構成は、前記した第1の実施の形態と同じであるから、ここでは説明を省略する。

この発明は、操舵補助制御用および補助力駆動用の電気回路装置の回路基板モジュールを、操舵装置の歯車減速機構のギアボックスの外表面に装着した車両用の電動パワーステアリング装置である。

Claims (8)

  1. 操舵軸に繋がる入力軸と操舵機構に繋がる出力軸とを回転自在に支承し、外表面に第1の平面とこれに交差する第2の平面を備えるギアボックスと、
    前記ギアボックスに収納され、操舵軸に発生する操舵トルクに基づいて操舵補助力を供給する電動モータの回転を出力軸に伝達するための歯車減速機構であって、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構と、
    前記ギアボックスに収納され、入力軸と出力軸との間の捩れ角を検出して前記操舵トルクを検出するトルクセンサと、
    前記トルクセンサによって検出された操舵トルクに基づいて、少なくとも前記電動モータのモータ電流を制御する制御装置と
    を備えた電動パワーステアリング装置であって、
    前記第1の平面を前記歯車減速機構の歯車噛合点からみて前記電動モータの中心軸と前記ウォームギア軸との間を繋ぐ軸線に対してこれよりも外側にある平面とするとともに、前記第2の平面を前記第1の平面と交差する平面とし、
    前記制御装置は、制御回路を搭載した制御モジュールと、電動モータ駆動用のパワー回路を搭載したパワーモジュールと、電源回路その他の回路要素を搭載したフレームモジュールとからなる複数の回路モジュールによって構成されており、
    前記パワーモジュールは、前記パワーモジュールの熱を前記ギアボックスに伝達して放熱させるヒートシンクとするために、前記パワーモジュールを前記ギアボックスの前記第1の平面に接触させて装着されているとともに、
    前記フレームモジュールは、前記ギアボックスの前記第2の平面に対向して取付けられたモジュール取付部材で構成され、
    前記電源回路その他の回路要素を組み付ける前記フレームモジュールの前記モジュール取付部材の面は矩形の枠体に形成され、前記枠体の開口側は前記制御モジュールの取付部となっており、
    前記枠体の開口側に前記制御モジュールが取り付けられ、
    前記モジュール取付部材を前記ギアボックスに装着してなり、
    前記トルクセンサは、その出力端子の先端部が前記ギアボックスの第2の平面に対し、略直角に、第2の平面から離れる方向に向いてギアボックスから露出しており、前記制御装置の制御モジュールに接続されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 請求項1に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記パワーモジュールは、前記ギアボックスの第1の平面に装着されるとき、放熱剤を介在させて前記第1の平面に装着されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  3. 請求項1又は2に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記制御装置の回路モジュールは、前記ギアボックスの第1の平面及び第2の平面に対向する面を備えた枠体からなるフレームモジュールに組み付けられ、回路モジュール間の信号端子及び給電端子相互の結合がなされることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  4. 請求項1乃至請求項に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記トルクセンサは、その出力端子が前記入力軸を含む平面に沿って配置され、且つ出力端子先端部が入力軸から離れる方向に配置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。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記制御装置の回路モジュールは、回路モジュール相互の接続、或いは回路モジュールと他の回路要素との接続に、端子接続ガイドを介して接続されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  6. 請求項に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記端子接続ガイドは、端子を挿入する貫通孔を備え、その貫通孔は挿入口から奥に向かって孔径が小さくなる円錐形或いは略円錐状の曲面からなり、その最小径部は接続端子の外径よりも僅かに大きな孔径であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  7. 請求項に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記端子接続ガイドは、前記ギアボックスの上、回路モジュールを搭載する枠体の上、回路モジュールの基板の上、或いは回路要素の上に配置され、端子接続ガイドの貫通孔が回路モジュール或いは回路要素に設けられた接続端子と対向する位置に設定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。
  8. 請求項に記載された電動パワーステアリング装置において、
    前記端子接続ガイドは、電気絶縁性の材料で構成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。
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