JP5194528B2

JP5194528B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP5194528B2
Application number: JP2007100744A
Authority: JP
Inventors: 耕司大西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: WO2008126715A1; JP2008254656A

Description

本発明は、ステアリング操作を電動モータの駆動力で補助する電動パワーステアリング装置等に用いられる動力伝達装置に関する。

ステアリング操作を電動モータの駆動力で補助する電動パワーステアリング装置は、一般に、電動モータと、この電動モータで発生した回転トルクをステアリングシャフトの出力軸に減速して伝える減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構を収納するギヤハウジングとを備えた構成となっている。しかし、特許文献１に示されたものは、減速ギヤ機構のウォームが電動モータのモータ軸に継筒を介して連結された回転軸に取り付けられているため、電動モータのモータ軸を支持する軸受の他に回転軸を支持する軸受を必要とし、部品点数が多くなるという問題点がある。そこで、かかる問題点を解決するために、電動パワーステアリング装置の電動モータとしてブラシレスモータを用い、このブラシレスモータのモータ軸にウォームギヤを構成するウォームを取り付けたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２０６２３０号公報特開２００３−１１３９０９号公報

しかしながら、特許文献２に示された電動パワーステアリング装置では、ギヤハウジングの内部に設けられた回転角検出器としてのレゾルバとギヤハウジングの外部に設けられたモータ制御ユニットとを接続する場合、ハーネス（電線）を介してレゾルバとモータ制御ユニットとを接続する必要がある。このため、レゾルバとモータ制御ユニットとの接続作業を行う際に周辺部品との干渉を避けるために、ハーネスの取り回しを気にする必要があり、レイアウト性が良くないという問題があった。また、レゾルバとモータ制御ユニットとを接続する際にハーネスやコネクタを必要とするため、部品点数が多くなるという問題があった。

本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、部品点数の削減を図ることのできる動力伝達装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る動力伝達装置は、電動モータと、この電動モータの回転トルクを被動力伝達軸に減速して伝える減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構を収納するギヤハウジングと、このギヤハウジングの内部に設けられた回転角検出器と、前記ギヤハウジングの外部に設けられたモータ制御ユニットとを備えた動力伝達装置において、
前記ギヤハウジングの外部に突出する外部接続端子を前記回転角検出器に設け、前記外部接続端子を介して前記回転角検出器と前記モータ制御ユニットとを電気的に接続し、前記電動モータがブラシレスモータであり、前記減速ギヤ機構がウォームと、このウォームと噛み合うウォームホイールとからなり、前記ギヤハウジングが前記ウォームを収納するウォーム収納部と、前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部とを有し、前記回転検出器が前記ウォームより前記ウォーム収納部の先端部内に設けられたロータと、このロータの外周に配置されたステータとからなり、前記外部接続端子は前記回転角検出器のステータに設けられ、前記ウォーム収納部に形成されたステータ挿入口から前記ギヤハウジングの外部に突出しており、前記ステータ挿入口と密嵌する嵌合部を前記回転角検出器のステータに設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１記載の動力伝達装置を、操舵系に操舵補助力を伝達する操舵補助機構として備えて構成されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ギヤハウジングの内部に設けられた回転角検出器とギヤハウジングの外部に設けられたモータ制御ユニットとを接続する際にハーネスやコネクタが不要となるので、部品点数の削減を図ることができる。また、回転角検出器とモータ制御ユニットとを接続する際にハーネスの取り回しを気にする必要がないため、ギヤハウジングの内部に設けられた回転角検出器とギヤハウジングの外部に設けられたモータ制御ユニットとの接続作業を容易に行うことができる。

請求項１記載の発明によれば、ウォーム収納部の先端部に形成されたステータ挿入口から回転角検出器のステータをギヤハウジング内に組み入れると、回転角検出器のステータに設けられた嵌合部がステータ挿入口と密嵌する。したがって、上述した効果に加え、ステータ挿入口からギヤハウジングの内部に塵埃等の異物が入り込むことを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の動力伝達装置を、操舵系に操舵補助力を伝達する操舵補助機構として適用しているので、操舵補助機構の部品点数を削減できると共に、操舵補助機構の組付けを容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態である電動パワーステアリング装置の概略構成を示す斜視図、図２は第１の実施形態である電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内を示す斜視図、図３はギヤハウジングを図２の矢印Ａ方向から視た一部断面平面図、図４は図１に示すギヤハウジングの斜視図、図６は第１の実施形態である電動パワーステアリング装置のレゾルバの一部を示す斜視図であり、図１に示されるように、第１の実施形態である電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト２、ステアリングコラム３、チルト機構５、離脱カプセル７、ギヤハウジング８、コラム支持ブラケット１０、ブラシレスモータ１２、モータ制御ユニット１３等を備えている。

ステアリングシャフト２は図示しないステアリングホイールに上端部を連結された入力軸２ａと、この入力軸２ａの下端部にトーションバー（図示せず）を介して連結された出力軸（図示せず）とからなり、これら入力軸２ａ及び出力軸の外周に、内管３ａと外管３ｂとからなる二重管構造のステアリングコラム３が設けられている。
ステアリングコラム３の内管３ａはハウジング取付フランジ３ｃを下端部に有しており、このハウジング取付フランジ３ｃにギヤハウジング８が装着されている。一方、ステアリングコラム３の外管３ｂは内管３ａの軸方向に移動可能となっており、この外管３ｂに、ステアリングコラム３をチルト操作するチルト機構５が設けられている。

チルト機構５はスポット溶接等によりステアリングコラム３の外管外周面に取り付けられたコ字状の揺動ブラケット５ａと、この揺動ブラケット５ａに枢軸５ｂを介して連結されたコ字状の固定ブラケット５ｃとを有しており、枢軸５ｂには、チルトレバー５ｄが取り付けられている。そして、チルト機構５の固定ブラケット５ｃはスポット溶接等によりブラケット取付板６に固定されており、このブラケット取付板６に、左右一対の離脱カプセル７が設けられている。

離脱カプセル７はアルミニウムをダイキャスト成形して形成されており、これらの離脱カプセル７には、不図示の取付けボルトにより離脱カプセル５を車体側部材（図示せず）に取り付けるためのカプセル取付孔７ａが設けられている。また、離脱カプセル７はブラケット取付板６に形成された樹脂インジェクション孔（図示せず）と連通する三つの樹脂インジェクション孔７ｂを有しており、これらの樹脂インジェクション孔７ｂに注入された樹脂によって離脱カプセル７がブラケット取付板６に固定されている。従って、二次衝突時の衝撃力がステアリングコラム３の外管３ｂに作用すると、離脱カプセル７の樹脂インジェクション孔７ｂに注入された樹脂が剪断力を受けて破断し、ステアリングコラム３の外管３ｂが内管３ａ側に移動するようになっている。

ギヤハウジング８は連結部８ａを下端部に有しており、この連結部８ａに、コラム支持ブラケット１０が連結軸９を介して連結されている。また、ギヤハウジング８はモータ取付フランジ８ｂを有しており、このモータ取付フランジ８ｂに、電動モータであるブラシレスモータ１２が取り付けられている。また、ギヤハウジング８は制御ユニット取付面８ｃ（図４参照）を外表面に有しており、この制御ユニット取付面８ｃに、ブラシレスモータ１２を制御するモータ制御ユニット１３が複数のねじによって取り付けられている。

さらに、ギヤハウジング８は熱伝導性の高い金属材料（例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等）をダイキャスト成形して形成されており、このギヤハウジング８の内部には、図２及び図３に示すように、ブラシレスモータ１２の回転トルクをステアリングシャフト２の出力軸２ａに減速して伝える減速ギヤ機構（ウォームギヤ機構）１４が設けられているとともに、ブラシレスモータ１２の回転角を検出する回転角検出器としてのレゾルバ１６が設けられている。また、ギヤハウジング８は減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａ及びウォーム１４ｂを収納する円筒状のウォーム収納部８ｄを有しており、このウォーム収納部８ｄの先端には、ウォーム収納部８ｄの先端開口部を塞ぐ有底円筒状のハウジングキャップ８ｅが複数のねじによって取り付けられている。

コラム支持ブラケット１０はブラケット取付板１１により不図示の車体側部材に固定されており、従って、チルト機構５のチルトレバー５ｄを操作すると、ステアリングコラム３が連結軸９を中心として傾動するようになっている。
ブラシレスモータ１２は出力軸１２ａ（図３参照）を有しており、この出力軸１２ａに、減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａがスプライン嵌合あるいはカップリング結合等によって連結されている。

モータ制御ユニット１３は制御回路基板１３ａ（図２参照）を有しており、この制御回路基板１３ａには、ブラシレスモータ１２を制御する各種の電子回路部品が実装されている。
減速ギヤ機構１４は、図３に示されるように、二つの軸受１５により回転自在に支持されたウォーム軸１４ａと、このウォーム軸１４ａに形成されたウォーム１４ｂと噛み合うウォームホイール１４ｃとからなり、この減速ギヤ機構１４のウォームホイール１４ｃはギヤハウジング８のウォームホイール収納部８ｆに収容されている。

レゾルバ１６はロータ１６ａとステータ１６ｂとからなり、ロータ１６ａは減速ギヤ機構１４のウォーム１４ｂより先端側のウォーム軸１４ａに装着されている。そして、ステータ１６ｂはギヤハウジング８のハウジングキャップ８ｅ内に組み込まれており、このステータ１６ｂには、棒状または板状の外部接続端子１７（図２参照）が設けられているとともに、ギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄとハウジングキャップ８ｅとの間に形成された外部端子導出口１８（図４参照）と密嵌する電気絶縁性の嵌合部１９（図５参照）が設けられている。

外部接続端子１７は金属等の導電性部材からなり、レゾルバ１６のステータコイル１６ｃと電気的に接続されている。また、外部接続端子１７は前記した外部端子導出口１８を挿通してギヤハウジング８の外部に突出しており、その先端部はモータ制御ユニット１３の制御回路基板１３ａに形成された接続孔（スルーホール）２０（図２参照）に挿入され、半田付け等により制御回路基板１３ａと電気的に接続されている。

本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の組立手順の一例を図６に示す。第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を組立てる場合は、先ず、図６（ａ）に示すように、レゾルバ１６のステータ１６ｂをギヤハウジング８のハウジングキャップ８ｅ内に嵌め込んで固定する。次に、減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａにレゾルバ１６のロータ１６ａ及び軸受１５を取り付けた後、ギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄ内に減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａをモータ取付フランジ８ｂ側から挿入すると、ウォーム軸１４ａの先端部がウォーム収納部８ｄの先端開口部から突出する。その後、図６（ｂ）に示すように、ウォーム収納部８ｄの先端開口をハウジングキャップ８ｅで閉塞し、モータ制御ユニット１３の制御回路基板１３ａをギヤハウジング８に取り付けると、図６（ｃ）に示すように、レゾルバ１６のステータ１６ｂに設けられた外部接続端子１７の先端部が制御回路基板１３ａに形成された接続孔２０に挿入される。そして、接続孔２０に挿入された外部接続端子１７の先端部を制御回路基板１３ａに半田付けすると、モータ制御ユニット１３の制御回路基板１３ａとレゾルバ１６が外部接続端子１７を介して電気的に接続される。

したがって、上述した第１の実施形態では、ギヤハウジング８の内部に設けられたレゾルバ１６とギヤハウジング８の外部に設けられたモータ制御ユニット１３とをハーネスやコネクタを介さずに直接的に接続でき、ハーネスやコネクタが不要となるので、部品点数の削減を図ることができる。
また、レゾルバ１６とモータ制御ユニット１３とを接続する際にハーネスの取り回しを気にする必要がないので、レゾルバ１６とモータ制御ユニット１３との接続作業を容易に行なうことができる。

また、レゾルバ１６のステータ１６ｂをギヤハウジング８のハウジングキャップ８ｅ内に嵌め入れた後、ハウジングキャップ８ｅをギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄの先端部に取り付けると、レゾルバ１６のステータ内周面がレゾルバ１６のロータ外周面と対向する。したがって、組立時にレゾルバ１６の取付作業を容易に行うことができる。
さらに、上述した第１の実施形態では、レゾルバ１６のステータ１６ｂが組み込まれたハウジングキャップ８ｅをウォーム収納部８ｄの先端部に取り付けると、レゾルバ１６のステータ１６ｂに設けられた嵌合部１９がギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄとハウジングキャップ８ｅとの間に形成された外部端子導出口１８と隙間なく嵌合する。したがって、塵埃等の異物が外部端子導出口１８からギヤハウジング８内に侵入することを防止することができる。

なお、図６に示した組立手順では、レゾルバ１６のステータ１６ｂをギヤハウジング８のハウジングキャップ８ｅ内に組み入れた後、ハウジングキャップ８ｅをウォーム収納部８ｄの先端部に取り付けたが、レゾルバ１６のステータ１６ｂをウォーム収納部８ｄ内に組み入れた後、ハウジングキャップ８ｅをウォーム収納部８ｄの先端部に取り付けるようにしてもよい。つまり、ステータ１６ｂをハウジングキャップ８ｅ内ではなく、ウォーム収納部８ｄ内に設けてもよい。

また、図６に示した組立手順では、ハウジングキャップ８ｅをギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄに取り付けた後、外部接続端子１７の先端部を制御回路基板１３ａの接続孔２０に挿入するようにしたが、外部接続端子１７の先端部を制御回路基板１３ａの接続孔２０に挿入した後、ハウジングキャップ８ｅをウォーム収納部８ｄに取り付けるようにしてもよい。

図１〜図６に示した第１の実施形態では、減速ギヤ機構１４を収納するギヤハウジング８として、ハウジングキャップ８ｅを有するものを例示したが、図７に示すように、ギヤハウジング８がハウジングキャップ８ｅを持たないものでも本発明を適用することができる。この場合の組立手順としては、図８に示すように、ギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄに形成されたステータ挿入口２１（図７参照）からレゾルバ１６のステータ１６ｂをギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄ内に挿入した後、レゾルバ１６のロータ１６ａが組み付けられた減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａをギヤハウジング８のウォーム収納部８ｄ内に組み入れる手法を採用することができる。この場合、レゾルバ１６のステータ１６ｂに、ステータ挿入口２１と密嵌する嵌合部２２（図８参照）を設けることが好ましい。

上述した第１及び第２の実施形態では、ブラシレスモータ１２の回転角を検出する回転角検出器としてレゾルバ１６を用いたものを例示したが、たとえば、レゾルバの代わりにエンコーダを用いてもよい。また、ギヤハウジング８のモータ取付フランジ８ｂに装着される電動モータとしてブラシレスモータを例示したが、たとえば、ブラシレスモータの代わりにブラシ付きモータを用いてもよい。また、レゾルバ１６のロータ１６ａを減速ギヤ機構１４のウォーム軸１４ａに取り付けたものを例示したが、たとえば、ブラシレスモータの出力軸を軸方向に延長し、その先端部にレゾルバ１６のロータ１６ａを取り付けてもよい。

本発明の第１の実施形態である電動パワーステアリング装置の全体構成を示す斜視図である。図１に示す電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内を示す斜視図である。図２に示す電動パワーステアリング装置を図２の矢印Ａ方向から視た一部断面平面図である。図２に示すギヤハウジングの斜視図である。レゾルバのステータ部を示す斜視図である。図２に示す電動パワーステアリング装置の組立手順の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内を示す斜視図である。図７に示す電動パワーステアリング装置の組立手順の一例を示す図である。

符号の説明

２ステアリングシャフト
３ステアリングコラム
５チルト機構
７離脱カプセル
８ギヤハウジング
８ｂモータ取付フランジ
８ｃ制御ユニット取付面
８ｄウォーム収納部
８ｅハウジングキャップ
８ｆウォームホイール収納部
１２ブラシレスモータ
１３モータ制御ユニット
１４減速ギヤ機構
１４ａウォーム軸
１４ｂウォーム
１４ｃウォームホイール
１５軸受
１６レゾルバ
１６ａロータ
１６ｂステータ
１７外部接続端子
１８外部接続端子導出口
１９嵌合部
２０接続孔
２１ステータ挿入口

Claims

電動モータと、この電動モータの回転トルクを被動力伝達軸に減速して伝える減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構を収納するギヤハウジングと、このギヤハウジングの内部に設けられた回転角検出器と、前記ギヤハウジングの外部に設けられたモータ制御ユニットとを備えた動力伝達装置において、
前記ギヤハウジングの外部に突出する外部接続端子を前記回転角検出器に設け、前記外部接続端子を介して前記回転角検出器と前記モータ制御ユニットとを電気的に接続し、
前記電動モータがブラシレスモータであり、
前記減速ギヤ機構がウォームと、このウォームと噛み合うウォームホイールとからなり、前記ギヤハウジングが前記ウォームを収納するウォーム収納部と、前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部とを有し、
前記回転検出器が前記ウォームより前記ウォーム収納部の先端部内に設けられたロータと、このロータの外周に配置されたステータとからなり、
前記外部接続端子は前記回転角検出器のステータに設けられ、前記ウォーム収納部に形成されたステータ挿入口から前記ギヤハウジングの外部に突出しており、
前記ステータ挿入口と密嵌する嵌合部を前記回転角検出器のステータに設けたことを特徴とする動力伝達装置。
請求項１記載の動力伝達装置を、操舵系に操舵補助力を伝達する操舵補助機構として備えて構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。