JP5176552B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵補助トルクの発生源として電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、その電動モータおよび該電動モータの駆動を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）の組付構造に関する。

近年の車両の多くには、電動モータの駆動力をステアリングシャフトに伝達することにより、運転者による操舵を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が装備されている。この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって検出された操舵トルク信号がコントロールユニット（ＥＣＵ）に入力され、該コントロールユニットが操舵トルク信号に基づいて電動モータに供給される駆動電流を制御することにより、電動モータの駆動を制御している。

この電動モータとコントロールユニットは、離れた位置関係で別々に車両に搭載されることが多く、互いを長いハーネスによって電気的に接続する構成が一般的であった。ところが、このようなハーネスによる接続構成では、車両のエンジンルーム内のレイアウトによってはハーネスの取り回しが困難な場合があり、また、ハーネスの配線抵抗による電力損失や、ラジオノイズの増大、あるいは部品点数の増大など、様々な問題が懸念されていた。

かかる課題を解決するものとして、例えば特許文献１に、電動モータとコントローラユニットとを近接配置した電動パワーステアリング装置が提案されている。以下、図６を参照にしながら、電動モータとコントローラユニットとを近接配置した従来の電動パワーステアリング装置について説明する。

図６において、電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０１などからなる操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータ１０２と、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１０３とを備え、この電動モータ１０２およびコントロールユニット１０３は、ステアリングコラム１０４の基端側（図６右上側）に取り付けられたギヤボックス１０５に装着されている。このギヤボックス１０４内には、ウォームおよびウォームホイール等によって構成される減速機構が収容され、該減速機構を介して電動モータ１０２の動力が操舵系（ステアリングシャフト１０１）に伝達される。

電動モータ１０２は、ギヤボックス１０５に装着される側の周囲にフランジ部１０６を備えている。このフランジ部１０６の周方向には、均等なピッチ間隔で複数のボルト孔が穿設され、該ボルト孔に挿通されるボルト１０７ａ，１０７ａによって、電動モータ１０２がギヤボックス１０５に締結固定される。

また、フランジ部１０６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１０６ａを備え、該フランジ張出部１０６ａの電動モータ１０２の出力軸側の面には、コントロールユニット１０３がボルト１０７ｂ，１０７ｂを介して装着され、３本のバスバー端子１０８を介して電動モータ１０２に電気的に接続されている。

特開２００７−９９０１１号公報

一般に、図６に示すようなＥＣＵ近接配置のコラムアシスト型電動パワーステアリング装置１００では、電動モータ１０２およびギヤボックス１０５は、右ハンドル仕様と左ハンドル仕様とでは異なる形状であり、一方、コントロールユニット１０３は、右ハンドル仕様と左ハンドル仕様とで同じ形状になっている。

ところが、上述したように、電動モータ１０２とギヤボックス１０５とを締結する箇所は、取付強度の要件や他車種に搭載される電動モータのフランジ形状との共通化の目的もあり、均等なピッチ間隔で設けられている。このため、従来の電動パワーステアリング装置１００における電動モータ１０２をギヤボックス１０５に取り付ける作業では、一方の仕様のギヤボックス１０５に他方の仕様の電動モータ１０２を誤って組み付けてしまう虞があり、そのような場合、電動パワーステアリング装置の性能を十分に発揮することができない、という問題があった。

そこで、当業者の間では、ギヤボックス１０５に異なる仕様の電動モータ１０２が取り付けられるのを防止することができる手段を備えた電動パワーステアリング装置が求められていた。

かかる課題を解決する手段として、電動モータ１０２とギヤボックス１０５とを締結する箇所の位相を、右ハンドル仕様と左ハンドル仕様とで異なるように変更することが考えられる。しかしながら、上述したように、取付強度および他車種に搭載される電動モータのフランジ形状との共通化などを考慮すると、このように締結箇所の位相を変更することは困難であった。

また、かかる課題を解決する手段として、電動モータ１０２のフランジ部１０６およびギヤボックス１０５の互いの取付面に、誤った取り付けであることが認識できるように凹凸や突起部などを形成することが考えられる。しかしながら、このフランジ部１０６とギヤボックス１０５の取付面は、平面加工される必要があるため、加工作業の効率を考慮すると、取付面に凹凸や突起部などを形成することは好ましくなかった。

さらに、かかる課題を解決する手段として、コントロールユニット１０３の筐体を右ハンドル仕様と左ハンドル仕様とで異なる形状に設定することが考えられる。しかしながら、このように２つの仕様の筐体を設定することは、製造コストが嵩んでしまうという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搭載車種の仕様に応じて形状が異なるが、いずれの仕様でも取付可能である電動モータとギヤボックスの組み付け作業において、ギヤボックスに異なる仕様の電動モータを組みつけられないように改良した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、前記電動モータの動力を前記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、該減速機構を収容するギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスの取付面に取り付けられる前記電動モータのフランジ部と、該フランジ部の一部が周方向に張り出して形成され、モータ出力軸側の面に前記コントロールユニットが装着されたフランジ張出部と、前記ギヤボックスの取付面の裏側に形成された突起部とを備え、搭載車種の仕様に応じて前記電動モータおよび前記ギヤボックスの形状が異なり、いずれの仕様でも締結できるように前記電動モータと前記ギヤボックスとを締結固定する箇所が共通のピッチ間隔で設けられ、かつ、前記ギヤボックスに異なる仕様の前記電動モータを取り付けようとした際に該電動モータに装着された前記コントロールユニットに対して干渉する位置に、前記突起部が形成されていることをことをことにより、達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ギヤボックスに異なる仕様の電動モータが取り付けられるのを防止するための突起部が、ギヤボックスの取付面の裏側に形成されている。これにより、例えば右ハンドル仕様のギヤボックスに左ハンドル仕様の電動モータを組み付けようとしても、この電動モータのフランジ張出部に装着されたコントロールユニットが突起部に干渉してしまうため、電動モータをギヤボックスに取り付けることができず、組付作業員は、左右の仕様の組み合わせを誤っていることを容易に認識することができる。この結果、誤った組み付けを防止するために右ハンドル仕様のコントロールユニット筐体と左ハンドル仕様のコントロールユニット筐体とを設定する必要がなくなり、コントロールユニット筐体を共通化することができるので、ギヤボックスに異なる仕様の電動モータが組みつけられるのを防止する構造を低コストで実現することができる。

以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す機構図である。同図において、電動パワーステアリング装置１の操舵機構は、先端部に取り付けられたステアリングホイール２の操舵操作に応じて回転するステアリングシャフト３と、該ステアリングシャフト３の他端部側にユニバーサルジョイント４，５を介して連結され、ステアリングシャフト２の回転運動をラック軸の直線運動に変換するラック・ピニオン機構６と、該ラック・ピニオン機構６のラック軸の動きを操向車輪に伝達するタイロッド７とから構成されている。

また、電動パワーステアリング装置１のコラム部には、ステアリングホイール２を介してステアリングシャフト３に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、減速機構９を介してステアリングシャフト３に連結された操舵補助用の電動モータ１０とが設けられている。

電動モータ１０の駆動は、制御回路などを搭載したコントロールユニット（ＥＣＵ）１１によって制御される。このコントロールユニット１１には、バッテリ１２から電力が供給されるとともに、イグニションキー１３からイグニションキー信号が入力される。そして、コントロールユニット１１は、トルクセンサ８で検出された操舵トルク値Ｔと車速センサ１４で検出された車速Ｖとに基づいて、操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに応じて電動モータ１０に供給する駆動電流を制御する。

図２は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の操舵補助部を、反ステアリングホイール側から示した要部斜視図である。

同図において、ステアリングシャフト３に対して操舵補助力を付与する電動モータ１０は、該電動モータ１０の動力をステアリングシャフト３に伝達する減速機構９を収容したギヤボックス１５の取付面１５ａに、複数のボルト１６を介して取り付けられている。減速機構９は、ギヤボックス１５のウォーム支持部１５ｂ内で電動モータ１０の出力軸に連結されたウォームと、該ウォームに噛合されるとともに、ギヤボックス１５のウォームホイール支持部１５ｃ内でステアリングシャフト３に嵌合されたウォームホイールとからなるウォーム減速機である。なお、ギヤボックス１５のウォームホイール支持部１５ｃにボルト１７を介して取り付けられている部材１８は、ギヤボックス１５を車両に取り付けるためのブラケットである。

ギヤボックス１５の取付面１５ａは、ウォーム支持部１５ｂの開口部（図２下側）に平面加工を施されて形成され、この取付面１５ａには、周方向に沿ってボルト１６が挿通されるボルト孔が穿設されている。本実施形態では、ボルト１６による締結箇所は、１８０°のピッチ間隔で２箇所に設けられている。このように、ボルト１６による締結箇所を等配ピッチで設けることにより、他車種に搭載される電動モータのフランジ形状との共通化を図ることができるとともに、高い取付強度を維持することができる。

電動モータ９のフランジ部１９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１９ａを備え、該フランジ張出部１９ａのモータ出力軸側（ウォーム支持部１５ｂ側）の面には、コントロールユニット１１が複数のボルト２０を介して装着されている。このコントロールユニット１１は、図６に示した電動パワーステアリング装置１００と同様、バスバー端子を介して電動モータ１０に電気的に接続され、電動モータ１０の駆動電流を制御するようになっている。なお、図２中の符号２１は、電動モータ１０内に配設されたレゾルバによって検出された信号をコントロールユニット１１やその他の制御装置に送信するためのレゾルバ信号線であり、符号２２は、トルクセンサ８で検出された信号をコントロールユニット１１に送信するためのトルク信号線である。

また、ギヤボックス１５の取付面１５ａの裏側には、該裏側面から出っ張るように形成された突起部２３が備えられている。以下、図２ないし図５を参照にしながら、この突起部２３について説明する。

図２は、右ハンドル仕様のギヤボックスに右ハンドル仕様の電動モータが取り付けられた状態を示す説明図であり、図３は、右ハンドル仕様のギヤボックスに左ハンドル仕様の電動モータが取り付けられた状態を示す説明図である。なお、図３では、配線等を省略して説明を簡略化するため、コントロールユニット１１についてはベース部のみが表示されている。

また、図４（ａ）は、右ハンドル仕様の電動モータを示す断面図であり、図４（ｂ）は、その正面図である。また、図５（ａ）は、左ハンドル仕様の電動モータを示す断面図であり、図５（ｂ）は、その正面図である。なお、これらの図中の符号２４，２４´は、上述した電動モータ１０，１０´とコントロールユニット１１とを電気的に接続するためのバスバー端子である。

図４および図５に示されるように、右ハンドル仕様の電動モータ１０と左ハンドル仕様の電動モータ１０´とでは、フランジ部１９，１９´の形状およびバスバー端子２４，２４´の配置が異なる。そのため、左ハンドル仕様の電動モータ１０´を右ハンドル仕様のギヤボックス１５の取付面１５ａに取り付けた場合、電動モータ１０´のフランジ張出部１９ａ´に装着されたコントロールユニット１１は、右ハンドル仕様の電動モータ１０のフランジ張出部１９ａに装着されたコントロールユニット１１の取付位相とは異なる位置に配される。

本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１では、上述した従来の電動パワーステアリング装置１００と同様、ボルト１６による締結箇所が均等なピッチ間隔（１８０°間隔）で設けられているため、図３に示すように、右ハンドル仕様のギヤボックス１５に左ハンドル仕様の電動モータ１０´を組み付けることが設計上は可能である。ところが、この場合、図３に示すように、ギヤボックス１５の取付面１５ａの裏側に形成された突起部２３が、電動モータ１０´に装着されたコントロールユニット１１に対して干渉する位置に設けられているため、実際には電動モータ１０´をギヤボックス１５に取り付けられないようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、搭載車種の仕様に応じて電動モータ１０およびギヤボックス１５の形状が異なり、かつ、電動モータ１０とギヤボックス１５とを締結固定する箇所が、いずれの仕様でも締結できるように共通のピッチ間隔で設けられている電動パワーステアリング装置１において、ギヤボックス１５の取付面１５ａの裏側に突起部２３を形成し、ギヤボックス１５に異なる仕様の電動モータ１０´を取り付けようとした際に、該電動モータ１０´に装着されたコントロールユニット１１が突起部２３に干渉して、取り付けられないようになっている。これにより、電動モータ１０をギヤボックス１５に取り付ける組付作業員は、左右の仕様の組み合わせが誤っていることを容易に認識することができる。

なお、本実施形態では右ハンドル仕様のギヤボックス１５に右ハンドル仕様の電動モータ１０および左ハンドル仕様の電動モータ１０´を取り付けた場合について説明したが、左ハンドル仕様のギヤボックスの取付面の裏側に上述した突起部２３を形成すれば、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態では、主に右ハンドル仕様と左ハンドル仕様について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、４輪駆動車、セダン型車、バン型車などの搭載車種の仕様に応じて、電動モータ１０およびギヤボックス１５の形状が異なる場合などにも適用することができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す機構図である。 本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の操舵補助部を、反ステアリングホイール側から示した要部斜視図である。 図２のギヤボックスに異なる仕様の電動モータを取り付けた状態を示す要部斜視図である。 右ハンドル仕様のモータを示す断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。 左ハンドル仕様のモータを示す断面図（ｂ）および正面図（ｂ）である。 電動モータとコントローラユニットとを近接配置した従来の電動パワーステアリング装置を示す要部斜視図である。

符号の説明

１・・・電動パワーステアリング装置
３・・・ステアリングシャフト
９・・・減速機構
１０・・・電動モータ
１１・・・コントロールユニット（ＥＣＵ）
１５・・・ギヤボックス
１５ａ・・・取付面
１６・・・ボルト
１９・・・フランジ部
１９ａ・・・フランジ張出部
２３・・・突起部

Claims (2)

1. ステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、前記電動モータの動力を前記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、該減速機構を収容したギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ギヤボックスの取付面に取り付けられる前記電動モータのフランジ部と、該フランジ部の一部が周方向に張り出して形成され、モータ出力軸側の面に前記コントロールユニットが装着されたフランジ張出部と、前記ギヤボックスの取付面の裏側に形成された突起部とを備え、
   前記電動モータおよび前記ギヤボックスは、搭載車種の仕様に応じて形状が異なり、
   前記電動モータと前記ギヤボックスとを締結固定する箇所は、いずれの仕様でも締結できるように共通のピッチ間隔で設けられ、かつ、
   前記突起部は、前記ギヤボックスに異なる仕様の前記電動モータを取り付けようとした際に該電動モータに装着された前記コントロールユニットに対して干渉する位置に形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。
2. ステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、前記電動モータの動力を前記ステアリングシャフトに伝達する減速機構と、該減速機構を収容したギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ギヤボックスの取付面に取り付けられる前記電動モータのフランジ部と、該フランジ部の一部が周方向に張り出して形成され、モータ出力軸側の面に前記コントロールユニットが装着されたフランジ張出部と、前記ギヤボックスの取付面の裏側に形成された突起部とを備え、
   前記電動モータと前記ギヤボックスとを締結固定する箇所は、等配ピッチで設けられ、かつ、
   前記突起部は、前記ギヤボックスに異なる仕様の前記電動モータを取り付けようとした際に該電動モータに装着された前記コントロールユニットに対して干渉する位置に形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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