JP5218907B2

JP5218907B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5218907B2
Application number: JP2008306633A
Authority: JP
Inventors: 誠直福永; 賢一島田; 剛史石川; 優西光
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: JP2010126134A

Description

本発明は、車両に搭載する電動パワーステアリング装置に関する。さらに詳述すると、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モータと該モータの駆動を制御するＥＣＵとの接続構造の改良に関する。

近年、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。この電動パワーステアリング装置は、一般に、転舵輸に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、運転者の操作を補助するモータと、このモータの駆動を制御するＥＣＵとを備え、トルクセンサで検出された操舵トルクに応じてモータを駆動させている。モータの回転出カは操舵補助トルクとなり、この回転出力が歯車機構により減速されて操舵機構の出力軸に伝達される。これにより、ステアリングホイールに与えられる操舵力が補助されつつ、車両の操舵が行われる。

従来、このような電動パワーステアリング装置として、モータとＥＣＵとを一体化させたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、モータとＥＣＵとを電気的に接続するにあたっては、例えば、バスバー端子を引き出し、これをＥＣＵ側の端子台にねじ締結することによって結線することが行われている。
特開２００３−２６７２３３号公報

しかしながら、上述のようにねじ締結して結線するという構造は、ねじ固定が必要となるため組み付け作業性に劣る。例えばＥＣＵのハウジング内に収納されたパワー基板からバスバーを外部に突出させ、このバスバーをモータのハウジング内に挿入し、モータのハウジング内でねじ止めするといった構造の場合、ギヤボックスへの取り付け後はＥＣＵ単体での着脱が困難となる場合もある。

そこで、本発明は、モータとＥＣＵとを接続するときの組み付け性及び接続の信頼性を向上させた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。

前記目的を達成するために、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モータと、駆動制御を行うＥＣＵとを備える電動パワーステアリング装置であって、前記モータに設けられ、前記ＥＣＵに挿入されるモータ端子と、前記ＥＣＵに設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータによって動く可動片と、前記ＥＣＵに設けられており、前記モータ端子の挿入方向とは異なる方向に変位することにより前記モータ端子に接触して通電する端子であって、当該ＥＣＵ内のモータ駆動回路に接続されている弾性変形可能な可動端子と、を備え、前記可動片によって前記可動端子を変位させることにより、前記可動端子の接点部が前記モータ端子に押し付けられて接触することを特徴とする。

この構成によれば、アクチュエータの操作によりＥＣＵ及びモータの端子同士を接続して通電させるので、ねじ止めによって接続する場合と比較して締結作業などの煩雑な工程を省略することができ、組み付け性を向上させることができる。

また、電磁ブレーキなどを引き起こす故障モードが検出された際に、アクチュエータを操作してＥＣＵ及びモータの端子同士を離して通電を解除することができるから、モータ相リレーなどの従来の保護装置を廃することが可能である。

また、アクチュエータは、プランジャが突出することにより可動端子をモータ端子に接触させるソレノイドからなるものでも良い。この構成によれば、ソレノイドによってプランジャを突出させることにより、容易に可動端子をモータ端子に接触させることができる。

また、アクチュエータは、可動端子に設けられた磁石に対して反発力を生じさせる電磁石からなり、電磁石によって磁石に生じた反発力により、可動端子をモータ端子に接触させるものでも良い。この構成によれば、電磁石によって磁石に反発力を生じさせることにより、容易に可動端子をモータ端子に接触させることができる。

また、可動端子には、モータ端子への接触箇所に複数の突起部を有する接点部が設けられていても良い。この構成によれば、複数の突起部を有する接点部によってモータ端子への接触性を高めることができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、モータとＥＣＵとを接続するときの組み付け性を向上させることができる。

以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、第1実施形態について、図１から図５を参照して説明する。

図１は、コラム式の電動パワーステアリング装置１０を示したものであり、符号１１はステアリングシャフト、１２はステアリングシャフト１１のハウジング、２０はラック・ピニオン式運動変換機構、３０は減速ギヤボックス、４０はトルクセンサであり、これらは車両のステアリング系を構成している。また、１３はステアリング系に操舵補助トルクを与えるパワーアシスト用の電動パワーステアリング装置用モータ（以下モータ）である。

ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力軸（入力軸）１１ａとステアリング出力軸（出力軸）１１ｂとを備えており、ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支持されている。ハウジング１２は車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。ステアリング入力軸１１ａは、その上端にステアリングホイール（図示せず）が固定されることになり、ステアリングホイールと同期回転する。

さらに、ステアリング入力軸１１ａとステアリング出力軸１１ｂとはトルクセンサ４０のトーションバーを介して連結されており、ステアリングホイールからステアリング入力軸１１ａを経てステアリング出力軸１１ｂに伝達される操舵トルクがトルクセンサ４０により検出され、検出された操舵トルクに基づいてモータ１３の出力が制御される。

ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され、軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部を有するピニオン軸２２と、ラック軸２１及びピニオン軸２２を支承する筒状のケース２３とを備えている。ラック・ピニオン式運動変換機構２０のラック軸２１の両端側に設けられた図示略のタイロッドを経由して、前輪のホイールが取り付けられる。

ピニオン軸２２とステアリング出力軸１１ｂの下端とは、２個の自在継手１５，１６及び連結部材１７で連結されている。また、ステアリング出力軸１１ｂの軸方向の中間位置には減速ギヤボックス（ギヤボックス）３０が配置され、この減速ギヤボックス３０を介してモータ１３から、車両のステアリング系であるステアリング出力軸１１ｂに対して操舵補助トルクが付与される。

図２に示すように、モータ１３には、その側方に、モータ１３の駆動を制御するＥＣＵ３１が組み付けられている。
ＥＣＵ３１は、トルクセンサ４０で検出された操舵トルク及び走行速度センサで検出された走行速度に基づいてアシスト指令の操舵補助指令値を算出し、その算出された操舵所指令値に基づいてモータ１３への供給電流値を制御する。

モータ１３は、ブラシレスモータであり、モータ本体４１と、モータ本体４１の軸線方向一端側に設けられたフランジ部４２と有し、このフランジ部４２側に、減速ギヤボックス３０が取り付けられ、回転軸４１ａの回転力が減速ギヤボックス３０内のギヤに伝達される。

フランジ部４２には、ＥＣＵ３１側へ延在する一対のステー部４３が形成されており、これらステー部４３には、ボルト挿通穴４４が形成されている。

モータ１３に組み付けられるＥＣＵ３１は、例えば、ＣＰＵ等の各種電気部品を備えたもので、箱形形状をなしている。ＥＣＵ３１には、ステー部４３のボルト挿通穴４４と連通するボルト穴４５が形成されており、ボルト（図示略）を、ボルト挿通穴４４へ挿通させてボルト穴４５へねじ込むことにより、ステー部４３にＥＣＵ３１が締結固定される。

モータ１３には、ステー部４３同士の間に、モータ側コネクタ５１が配設されている。このモータ側コネクタ５１は、ステー部４３と同一方向に延在する複数の板状のモータ端子５２を有しており、これらモータ端子５２が、ＥＣＵ３１のＥＣＵ側コネクタ５３に形成された挿入孔５４に挿入されて接続される。

図３及び図４に示すように、ＥＣＵ側コネクタ５３は、複数のＥＣＵ側端子６1を備えている。これらＥＣＵ側端子６１は、側面視Ｌ字状に上方へ屈曲された連結部６２ａを有する端子部６２と、この端子部６２の連結部６２ａの先端から側方へ延在された弾性変形可能な可動端子６３とを有しており、可動端子６３の先端には、下方側に接点部６４が設けられている。

ＥＣＵ側端子６１の上方には、アクチュエータ７１が設けられている。このアクチュエータ７１は、プランジャ７２を進退させるソレノイド７３と、このソレノイド７３のプランジャ７２の端部に回動可能に連結されたリンク７４と、このリンク７４が回動可能に連結された絶縁材料からなる側面視楕円形のカム７５とを有しており、カム７５が可動端子６３の上面に接するようにピン７６で互いに連結されて配置されている。

そして、上記構造のＥＣＵ３１をモータ１３に組み付ける場合は、ＥＣＵ３１のＥＣＵ側コネクタ５３の挿入孔５４に、モータ１３のモータ側コネクタ５１のモータ端子５２を挿入させながら近接させ、その後、ステー４３のボルト挿通穴４４へボルトを差し込み、ボルト穴４５へねじ込む。このようにすると、モータ１３にＥＣＵ３１が締結固定される。

この状態にて、アクチュエータ７１のソレノイド７３が駆動し、プランジャ７２が突出されると、図５に示すように、リンク７４を介してカム７５が回動し、これにより、可動端子６３がカム７５によって押し下げられ、可動端子６３の接点部６４がモータ端子５２に押し付けられて接触し、これにより、ＥＣＵ側端子６１とモータ端子５２とが導通状態に接続される。

以上、説明したように、上記第１実施形態にかかる電動パワーステアリング装置によれば、アクチュエータ７１の操作によりＥＣＵ３１の可動端子６３とモータ１３のモータ端子５２とを接触させて通電させるので、ねじ止めによって接続する場合と比較して締結作業などの煩雑な工程を省略することができ、組み付け性を向上させることができる。

また、電磁ブレーキなどを引き起こす故障モードが検出された際に、アクチュエータ７１を操作してＥＣＵ３１の可動端子６３とモータ１３のモータ端子５２とを離して通電を解除することができ、モータ相リレーなどの保護装置を廃することができる。

また、アクチュエータ７１が、プランジャ７２を進退させるソレノイド７３からなり、プランジャ７２が突出されることにより、可動端子６３がモータ端子５２に接触される構造であるので、ソレノイド７３によってプランジャ７２を突出させることにより、容易に可動端子６３をモータ端子５２に接触させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。

図６に示すように、第２実施形態におけるＥＣＵ側コネクタ５３のＥＣＵ側端子６1は、板状の端子部８１と、この端子部８１に一端が連結され、中間部が屈曲されて他端がプランジャ７２の先端に連結された弾性変形可能な屈曲板８２と、この屈曲板８２とともにプランジャ７２の先端に接続されて側方へ延在された可動端子８３とを有しており、可動端子８３の先端には、下方側に接点部８４が設けられている。

そして、ＥＣＵ側コネクタ５３では、モータ１３のモータ側コネクタ５１のモータ端子５２を挿入孔５４に挿入した状態にて、アクチュエータ７１のソレノイド７３が駆動し、プランジャ７２が突出されると、図７に示すように、プランジャ７２が屈曲板８２を変形させながらモータ端子５２側へ移動する。これにより、プランジャ７２に接続された可動端子８３がプランジャ７２によってモータ端子５２側へ押し出され、可動端子８３の接点部８４がモータ端子５２に接触し、これにより、ＥＣＵ側端子６１とモータ端子５２とが導通状態に接続される。

そして、この第２実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の場合も、アクチュエータ７１の操作によりＥＣＵ３１の可動端子８３とモータ１３のモータ端子５２とを接触させて通電させるので、ねじ止めによって接続する場合と比較して締結作業などの煩雑な工程を省略することができ、組み付け性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。

図８に示すように、第３実施形態におけるＥＣＵ側コネクタ５３のＥＣＵ側端子６1は、側面視Ｌ字状に上方へ屈曲された連結部９２ａを有する端子部９２と、この端子部９２の連結部９２ａの先端から側方へ延在された弾性変形可能な可動端子９３とを有しており、可動端子９３の先端近傍には、孔部９３ａが形成されている。

ＥＣＵ側端子６１の可動端子９３の上方には、アクチュエータ１０１が設けられている。このアクチュエータ１０１は、プランジャ１０２を進退させるソレノイド１０３を有しており、ソレノイド１０３が駆動することにより、プランジャ１０２が下方へ突出されるようになっている。プランジャ１０２の先端近傍には、可動端子９３の孔部９３ａよりも大径のフランジ部１０２ａが形成されている。
また、モータ端子５２にも、その先端近傍に、孔部５２ａが形成されており、さらに、ＥＣＵ３１のケース上面には、孔部５２ａと連通する逃げ穴３１ａが形成されている。

そして、ＥＣＵ側コネクタ５３では、モータ１３のモータ側コネクタ５１のモータ端子５２を挿入孔５４に挿入した状態にて、アクチュエータ１０１のソレノイド１０３が駆動し、プランジャ１０２が突出されると、図９に示すように、プランジャ１０２の先端が可動端子９３の孔部９３ａに入り込んで、フランジ部１０２ａを可動端子９３の孔部９３ａの縁部に係止させながらモータ端子５２の孔部５２ａ及びＥＣＵ３１のケースの逃げ穴３１ａに入り込む。これにより、可動端子９３がプランジャ１０２によって押し下げられ、プランジャ１０２のフランジ部１０２ａによってモータ端子５２に押し付けられて接触し、これにより、ＥＣＵ側端子６１とモータ端子５２とが導通状態に接続される。

この第３実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の場合も、アクチュエータ１０１の操作によりＥＣＵ３１の可動端子９３とモータ１３のモータ端子５２とを接触させて通電させるので、ねじ止めによって接続する場合と比較して締結作業などの煩雑な工程を省略することができ、組み付け性を向上させることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。

図１０に示すように、第４実施形態におけるＥＣＵ側コネクタ５３のＥＣＵ側端子６1は、側面視Ｌ字状に上方へ屈曲された連結部１１２ａを有する端子部１１２と、この端子部１１２の連結部１１２ａの先端から側方へ延在された弾性変形可能な可動端子１１３とを有しており、可動端子１１３の先端には、下方側に接点部１１４が設けられている。また、この可動端子１１３には、磁石１１５が取り付けられている。

ＥＣＵ側端子６１の可動端子１１３の上方には、アクチュエータ１２１が設けられている。このアクチュエータ１２１は、電磁石１２２を有しており、この電磁石１２２が通電されると、可動端子１１３の磁石１１５側が、この磁石１１５と同極となるように磁界が生じる。

そして、ＥＣＵ側コネクタ５３では、モータ１３のモータ側コネクタ５１のモータ端子５２を挿入孔５４に挿入した状態にて、アクチュエータ１２１の電磁石１２２が通電されて磁界が生じると、図１１に示すように、磁石１１５が電磁石１２２に対して反発し、この反発力によって可動端子１１３が押し下げられ、可動端子１１３の接点部１１４がモータ端子５２に接触し、これにより、ＥＣＵ側端子６１とモータ端子５２とが導通状態に接続される。

この第４実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の場合も、アクチュエータ１２１の操作によりＥＣＵ３１の可動端子１１３とモータ１３のモータ端子５２とを接触させて通電させるので、ねじ止めによって接続する場合と比較して締結作業などの煩雑な工程を省略することができ、組み付け性を向上させることができる。

また、アクチュエータ１２１が、可動端子１１３に設けられた磁石１１５に対して反発力を生じさせる電磁石１２２からなり、電磁石１２２によって磁石１１５に生じた反発力により、可動端子１１３をモータ端子５２に接触させる構造であるので、容易に可動端子１１３をモータ端子５２に接触させることができる。

なお、上記実施形態における可動端子６３，８３，１１３に設けた接点部６４，８４，１１４としては、図１２及び図１３に示すように、複数の突起部１３１を有するものとしても良く、このようにすると、モータ端子５２との接触性を高めることができ、導通状態の信頼性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、一つのアクチュエータ７１，１０１，１２１によってすべての可動端子６３，８３，９３，１１３を動かしても良いが、それぞれの可動端子６３，８３，９３，１１３ごとにアクチュエータ７１，１０１，１２１をそれぞれ設け、これらアクチュエータ７１，１０１，１２１で可動端子６３，８３，９３，１１３を個別に動かしても良い。

モータ端子が３つの場合、２つの端子を可動端子とし、残り１つを従来のコネクタ接続としてもよい。

また、挿入孔５４側、及び／またはモータ端子５２側にシール部材を設け、コネクタ５３へモータ端子５２が係合したときに、コネクタ５３の内部が密閉される構造としてもよい。これにより、導電を阻害する異物の混入を防ぐことができる。

第１実施形態にかかる電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。第１実施形態にかかる電動パワーステアリング装置のモータ及びＥＣＵの斜視図である。第１実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の平面図である。第１実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第１実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第２実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第２実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第３実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第３実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第４実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。第４実施形態におけるモータとＥＣＵとの接続部の概略断面図である。ＥＣＵ側端子の可動端子に設けた接点部の変形例を示す側面図である。ＥＣＵ側端子の可動端子に設けた接点部の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１３…モータ、３１…ＥＣＵ、５２…モータ端子、６３，８３，９３，１１３…可動端子、６４，８４，１１４…接点部、７１，１０１，１２１…アクチュエータ、７２，１０２…プランジャ、７３，１０３…ソレノイド、１１５…磁石、１２２…電磁石、１３１…突起部。

Claims

車両のステアリング系に操舵補助トルクを与えるモータと、駆動制御を行うＥＣＵとを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記モータに設けられ、前記ＥＣＵに挿入されるモータ端子と、
前記ＥＣＵに設けられたアクチュエータと、
前記アクチュエータによって動く可動片と、
前記ＥＣＵに設けられており、前記モータ端子の挿入方向とは異なる方向に変位することにより前記モータ端子に接触して通電する端子であって、当該ＥＣＵ内のモータ駆動回路に接続されている弾性変形可能な可動端子と、を備え、
前記可動片によって前記可動端子を変位させることにより、前記可動端子の接点部が前記モータ端子に押し付けられて接触することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記アクチュエータは、プランジャが突出することにより前記可動端子を前記モータ端子に接触させるソレノイドからなることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記アクチュエータは、前記可動端子に設けられた磁石に対して反発力を生じさせる電磁石からなり、前記電磁石によって前記磁石に生じた反発力により、前記可動端子を前記モータ端子に接触させることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記可動端子には、前記モータ端子への接触箇所に複数の突起部を有する接点部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。