JP5304710B2

JP5304710B2 - 電動パワーステアリング装置及びその組立方法

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Publication number: JP5304710B2
Application number: JP2010085938A
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Inventors: 剛将落合
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Publication date: 2013-10-02
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Description

本発明は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータへの通電を前記操舵系の操舵トルクに応じて制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置及びその組立方法に関する。

操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達し、前記減速ギヤボックスに電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニットを装着した機電一体型の電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、電動モータと制御ユニットとの間の電気的接続は、電動モータに形成された接続端子を制御ユニットに形成された端子台にビス止めするようにしている。

特開２００７−２７６７４０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、電動モータの接続端子と制御ユニットの端子台とを接触させてビス止めするので、ビス止めの際に応力が発生するため、寸法管理が必要になるとともに、制御ユニットの構成する強度の高い樹脂材が必要になり、また、減速ギヤボックスのサイズ変更によって制御ユニットの端子台位置も変更する必要があり、出力か高いモータを搭載すると、接続ができなくなり、設計変更が必要となり、さらに端子台がL型であるため、接続部が電動モータの半径方向に飛び出す構造となり、搭載性が悪化する等の未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータと制御ユニットとの電気的接続時に応力の発生を回避することができるとともに、ハウジングのサイズ変更や出力が高いモータの搭載時に設計変更を伴うことがなく、さらに半径方向の突出長さを低減して搭載性を向上させることができる電動パワーステアリング装置及びその組立方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記電動モータへの通電を前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに応じて制御する制御ユニットとが減速機構を格納するハウンジングに一体的に取付けられた電動パワーステアリング装置であって、前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動制御するパワースイッチング素子が実装されるパワー基板と、前記操舵トルクセンサが接続される制御基板と、前記パワー基板を囲繞し、前記ハウジングに固定されるフレームと、前記制御基板が取り付けられるとともに前記パワー基板及び前記制御基板を覆った状態で前記フレームに固定される内側カバーと、該内側カバーを覆うとともに前記ハウジングに装着されるユニットカバーとを備え、前記フレームには、前記電動モータのモータ側給電部と近接して配置されたユニット側給電部としての端子台が設けられ、前記ユニット側給電部としての端子台と前記モータ側給電部との間を給電用ハーネスによって最短距離で接続した状態で、前記ユニット側給電部としての端子台と前記給電用ハーネスとの接続部を、前記ユニットカバーによって覆うことを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記給電用ハーネスが、一端がグロメットを介して前記電動モータの内部のモータ側給電部に接続され、他端に前記制御ユニットに設けられた端子台に接続される端子部が配設されていることを特徴としている。
また、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項２に係る発明において、前記端子部、前記給電用ハーネス及び前記グロメットが直線上に配置されていることを特徴としている。

また、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れか１項に係る発明において、前記端子台は、前記端子部を支持する端子支持部と、この端子支持部に連接して前記給電用ハーネスの素線を案内する素線ガイド溝とを有し、前記素線ガイド溝が前記電動モータのモータ側給電部に向かって形成されていることを特徴としている。

また、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至４の何れか１つに係る発明において、前記給電用ハーネスの中間部が保護チューブで覆われていることを特徴としている。
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、請求項４に係る発明において、前記保護チューブが電磁波シールドチューブで構成されていることを特徴としている。

また、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記給電用ハーネスが、前記電動モータのモータ側給電部と前記ユニット側給電部との間を平行接続されていることを特徴としている。
また、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至６の何れか１つに係る発明において、前記給電用ハーネスは、前記電動モータのモータ側給電部と前記ユニット側給電部との間をクロス接続されていることを特徴としている。

また、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至８の何れか１つに係る発明において、前記ユニット側給電部が、前記給電用ハーネスを接続した状態で、その接続部を覆う絶縁カバーを有し、該絶縁カバーを前記ユニットカバーで覆った状態で、前記ユニットカバーの外側から固定具を挿通して当該ユニットカバー及び前記絶縁カバーが前記制御ユニットの固定部に固定されていることを特徴としている。

また、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置の組立方法は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記電動モータへの通電を前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに応じて制御する制御ユニットとがウォーム減速機構を格納するハウジングに一体的に取付けられ、前記制御ユニットが、前記電動モータを駆動制御するパワースチッチング素子が実装されるパワー基板と、前記操舵トルクセンサが接続される制御基板と、前記パワー基板を囲繞し、前記ハウジングに固定されるフレームと、前記制御基板が取り付けられるとともに前記パワー基板及び前記制御基板を覆った状態で前記フレームに固定される内側カバーと、該内側カバーを覆うとともに前記ハウジングに装着されるユニットカバーとを備え、前記フレームには、前記電動モータのモータ側給電部と近接して配置されたユニット側給電部としての端子台が設けられた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、前記ハウジングに、前記操舵系を構成するステアリングシャフト及び前記トルクセンサを装着する工程と、前記ハウジングに前記ウォーム減速機構を構成するウォーム軸を組込む工程とを行った後、前記ハウジングへの制御ユニットの装着と、前記ハウジングへの電動モータの装着とを何れか一方を行った後に他方を行う工程と、続いて前記電動モータの給電用ハーネスを前記制御ユニットのユニット側給電部としての端子台に最短距離で接続する工程と、さらに前記ユニット側給電部としての端子台と前記給電用ハーネスとの接続部を、前記ユニットカバーによって覆うように前記ユニットカバーを前記ハウジングに装着する工程とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、モータと制御ユニットとの電気的接続時に応力の発生を回避することができるとともに、ハウジングのサイズ変更や出力が高いモータの搭載時に設計変更を伴うことがなく、さらに半径方向の突出長さを低減して搭載性を向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供できるという効果を有する。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す斜視図である。電動パワーステアリング装置を構成する減速ギヤボックスの要部を示す縦断面図である。図１の減速ギヤボックスの正面図である。図３の一部を断面として示す平面図である。図３の制御ユニットの金属カバーを取り外した状態を示す正面図である。制御ユニットの分解斜視図である。本発明の第２の実施形態を示す図５と同様の正面図である。本発明の第３の実施形態を示す図５と同様の正面図である。本発明の第４の実施形態を示す図５と同様の正面図である。図９の要部の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置を運転席側から見た斜視図である。
図中、１はコラム型の電動パワーステアリング装置であり、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール（図示せず）が先端に連結されるステアリングシャフト２を回転自在に内装するステアリングコラム３を有する。このステアリングコラム３に、減速ギヤボックス４が連結され、この減速ギヤボックス４に、軸方向がステアリングコラム３の軸方向と直交する方向に延長された電動モータ５が配設されている。

ステアリングコラム３は、内管３ａ及び外管３ｂの２重管構造となっている。そして、ステアリングコラム３の内管３ａ及び減速ギヤボックス４が、アッパ取付けブラケット６及びロア取付けブラケット７によって車体側部材に取付けられている。
ロア取付けブラケット７は、車体側部材に取付けられる取付け板部７ａと、この取付け板部７ａの下面から左右方向に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部７ｂとで形成されている。そして、支持板部７ｂの下端が、減速ギヤボックス４の車体前方側に一体形成された支持部４ｂに枢軸７ｃを介して回動自在に連結されている。

アッパ取付けブラケット６は、一対のフランジ６ａと、これらフランジ６ａの下端に固定されて左右（車幅）方向に離間している１対の支持板部６ｃと、これら一対の支持板部６ｃに形成されたステアリングコラム３の外管３ｂを支持するチルト機構６ｄとを備えている。フランジ６ａにはスリット６ａ１が形成されており、このスリット６ａ１に離脱用カプセル６ｂが嵌め込まれている。この離脱用カプセル６ｂにはボルト貫通孔６ｂ１が形成されており、離脱用カプセル６ｂの下方からボルト貫通孔６ｂ１に貫通した固定ボルト（不図示）を車体側部材（不図示）にねじ込むことで、フランジ６ａが車体側部材に取付けられている。

そして、チルト機構６ｄのチルトレバー６ｇを回動させ、外管３ｂの挟持状態を解除することにより、ステアリングコラム３をロア取付けブラケット７の枢軸７ｃを中心として上下にチルト位置調整可能とされている。
ステアリングシャフト２は、図２に示すように、上端がステアリングホイールに連結される入力軸２ａと、この入力軸２ａの下端でトーションバー２ｂを介して連結されたトーションバー２ｂを覆う出力軸２ｃとで構成されている。

減速ギヤボックス４は、図１及び図２に示すように、ハウジング１０を有し、このハウジング１０に、電動モータ５の出力軸（不図示）に連接されてステアリングシャフト２と直交して延長するウォーム１１を収納するウォーム収納部１２と、このウォーム収納部１２の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォーム１１に噛合し且つステアリングシャフト２の出力軸２ｃに取付けられたウォームホイール１３を収納するウォームホイール収納部１４と、このウォームホイール収納部１４の車体後方側に一体に同軸的に連結されたトルクセンサ１５をステアリングシャフト２に対向させて収納するトルクセンサ収納部１６とが形成されている。

また、減速ギヤボックス４のハウジング１０は、ウォーム収納部１２の開放端面に形成された電動モータ５を取付けるモータ取付け部１７と、トルクセンサ収納部１６の車体後端に形成された筒状のコラム取付け部１８と、ウォーム収納部１２とウォームホイール収納部１４の一部に跨がって形成された制御ユニット１９を装着する制御ユニット装着部２０とが形成されている。そして、減速ギヤボックス４のコラム取付け部１８に、ステアリングコラム３の車体前端部が外嵌されて連結されている。

ここで、トルクセンサ１５は、図２に示すように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａ及び出力軸２ｃ間の捩じれ状態を磁気的に検出してステアリングシャフト２に伝達された操舵トルクを一対の検出コイル１５ａ及び１５ｂで検出するように構成され、これら一対の検出コイル１５ａ，１５ｂの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム３の中心軸と直交する方向に平行に外部に突出する外部接続端子１５ｃ，１５ｄ及び１５ｅ，１５ｆが接続され、これら外部接続端子１５ｃ〜１５ｆの突出部が中央部でステアリングコラム３の中心軸と平行に折り曲げられてＬ字状に形成されている。

電動モータ５は、図３及び図４に示すように、その取付けフランジ５ｂに近い位置における制御ユニット装着部２０に装着された制御ユニット１９に近接対向する位置に取付けられたグロメット８を通じて、一端が図示しないがモータ側給電部となるアーマチュア挿通孔を有する合成樹脂製のブラシ支持体内のブラシに互いに絶縁されて接続された素線９ａ及び９ｂを有する給電用ハーネス９が突出されている。ここで、給電用ハーネス９の各素線９ａ及び９ｂのそれぞれは、導体を絶縁被覆層で被覆した構成を有し、グロメット８に形成された嵌合孔８ａ及び８ｂ内に締め代を持って嵌合されている。また、グロメット８は、ダンパー効果のあるゴム材料で形成され、設定された締め代を保つために圧縮永久歪みの小さいゴム材料が選定されている。

給電用ハーネス９の各素線９ａ及び９ｂの他端には、圧着端子９ｃ及び９ｄが取付けられ、グロメット８と圧着端子９ｃ及び９ｄとの間の中央部付近に素線９ａ及び９ｂを囲む例えば磁気シールドチューブでなる保護チューブ９ｅが装着されている。
減速ギヤボックス４に形成された制御ユニット装着部２０は、図２に示すように、ウォーム収納部１２とその下側のウォームホイール収納部１４の上部側とで車体後方側を向いて形成されている平坦取付け面と、この平坦取付け面及びトルクセンサ収納部１６の上面に形成した平坦取付け面に対して直交し、左右方向に長尺方向が延在する矩形状のユニット載置面とで左右方向から見てＬ字状に形成されている。

ここで、制御ユニット装着部２０のユニット載置面の左右方向の中央部には、図２に示すように、トルクセンサ１５を収納しているトルクセンサ収納部１６の内部空間に連通する開口部２０ａが形成されており、この開口部２０ａを通過してトルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆがユニット載置面の上方に突出して設けられている。
また、モータ取付け部１７の車体後端面にも、車体後方側を向いて形成されている平坦取付け面と平行でこの平坦取付け面より車体後方側の位置に幅狭のフレーム取付け面（不図示）が形成されている。

制御ユニット装着部２０に装着される制御ユニット１９は、図５に示すように、放熱プレート２１と、パワー基板２２と、長方形枠状のフレーム２３と、制御基板２４と、内側カバー２５と、外側のユニットカバー２６とを備えている。
放熱プレート２１は、制御ユニット装着部２０の平坦取付け面に放熱グリースを介して直接固定される。パワー基板２２は、電動モータ５を駆動制御する電界効果トランジスタ等のパワースイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路やこのＨブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等の集積回路２２ａ，２２ｂが実装される。

制御基板２４は、内側カバー２５の裏面に取付けられ、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを直接挿通するスルーホール２４ａ〜２４ｄが穿設され、トルクセンサ１５からのトルク検出値や図示しない車速センサからの車速検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ５に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板２２のパルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ５で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）やその周辺機器等のほか、コンデンサ、コイル、リレー等のディスクリート部品２４ｅが実装される。

フレーム２３はパワー基板２２を囲繞する絶縁部材であって、長方形枠状のフレーム本体２３ａと、このフレーム本体２３ａの右端に形成され、減速ギヤボックス４のフレーム取付け面に固定される取付け板部２３ｂと、この取付け板部２３ｂ上に一体に形成され電動モータ５の接続端子に電気的に接続するユニット側給電部としての端子台２３ｃと、フレーム本体２３ａの右端に固定された雌型コネクタ４５とを備えている。雌型コネクタ４５は、バッテリに電源用雄型コネクタを介して接続される電源コネクタ４５ａと、車体の各部の制御機器とのデータの授受を行うＣＡＮなどのネットワークに接続する信号コネクタ４５ｂとを備えている。パワー基板２２と制御基板２４及び端子台２３ｃとは、接続端子２２ｃを介して接続されている。

端子台２３ｃは、図３〜図５に示すように、絶縁材で直方体状に形成された前述した給電用ハーネス９の圧着端子９ｃ及び９ｄをねじ止めする互いに絶縁された導電性の端子支持部２３ｄ及び２３ｅと、これら端子支持部２３ｄ及び２３ｅに連通して給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂを案内する素線ガイド溝２３ｆとを備えている。これら端子支持部２３ｄ及び２３ｅと、素線ガイド溝２３ｆと、給電用ハーネス９及び電動モータ５に設けられたグロメット８とは電動モータの中心軸に沿う直線上に配置されている。

そして、電動モータ５のグロメット８から突出された給電用ハーネス９の先端側を素線ガイド溝２３ｆ内に案内させてその先端に取付けられた圧着端子９ｃ及び９ｄの長孔９ｆを端子支持部２３ｄ及び２３ｅに形成した雌ねじに対向させた状態で取付ねじ９ｇを長孔９ｆを通じて雌ねじに螺合させることにより、圧着端子９ｃ及び９ｄが端子支持部２３ｄ及び２３ｅに電気的に接続されている。

内側カバー２５は樹脂製の部材であり、矩形状の平板部２５ａと、この平板部２５ａの縁部に形成したねじ挿通穴２５ｂと、これらねじ挿通穴２５ｂに対応する平板部２５ａの下面に固定された中空円筒形状の複数の脚部２５ｃと、平板部２５ａの上面中央部に固定され、ねじ穴２５ｄ１を形成した連結筒部２５ｄとを備えた部材である。
そして、平板部２５ａの上方から各ねじ挿通穴２５ｂ、脚部２５ｃのねじ挿通穴に挿通した固定ねじ４０を、フレーム２３に形成した内側カバー固定用のねじ穴４１にねじ込むことで、内側カバー２５は、パワー基板２２及び制御基板２４を覆った状態でフレーム２３に固定される。

ユニットカバー２６は導電性金属製の部材であり、内側カバー２５を覆う矩形状の第１保護板部２８と、この第１保護板部２８の長尺方向の縁部から直交して延在している第２及び第３保護板部２９，３０と、第１保護板部２８の短尺方向の縁部から第２及び第３保護板部２９，３０と同一方向に延在している第４及び第５保護板部３１，３２と、第２保護板部２９、第４及び第５保護板部３１，３２の端部からカバー外方に直交する方向に形成されているねじ挿通孔を有する複数の固定片３４とを備えている。
第４保護板部３１には、雌型コネクタ４５の外周を囲む切欠き３１ａが形成されている。

そして、制御ユニット１９の放熱プレート２１及びフレーム２３を減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に固定し、ユニットカバー２６も、図３に示すように、固定片３４のねじ挿通孔に挿通した固定ねじ４３を制御ユニット装着部２０のねじ穴（不図示）にねじ込むことで、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に、制御ユニット１９が装着される。

また、フレーム２３の取付け板部２３ｂに固定されている端子台２３ｃの端子支持部２３ｄと、電動モータ５の給電用ハーネス９の圧着端子９ｃ及び９ｄとをねじ止めして両者間を電気的に接続する。このとき、圧着端子９ｃ及び９ｄには、軸方向に長い長孔９ｆが形成され、この長孔９ｆを通じて取付ねじ９ｇを端子支持部２３ｄに形成した雌ねじに螺合させることにより、給電用ハーネス９の軸方向の移動代を確保することができる。また、給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂは互いに平行に配設されている。そして、給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂの電動モータ５のグロメット８と制御ユニット１９の端子台２３ｃとの間の長さは、両者間の距離を最短距離で結ぶ長さに選定されている。

次に、上記構成を有する電動パワーステアリング装置１の組立方法を説明する。
先ず、減速ギヤボックス４のハウジング１０におけるトルクセンサ収納部１６内にトルクセンサ１５を配設し、その外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを、開口部２０ａを介して上方に突出させる。次いで、ウォームホイール１３を取り付けたステアリングシャフト２をトルクセンサ収納部１６及びウォームホイール収納部１４内に装着した後、ウォーム収納部１２にウォーム１１をウォームホイール１３に螺合させながら装着する。

その後、ハウジング１０の制御ユニット装着部２０に制御ユニット１９を装着し、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを制御基板２４のスルーホール２４ａ〜２４ｄ内に挿通して例えば半田付けによって電気的に接続して固定する。その後又はその前にハウジング１０のモータ装着部１７に、電動モータ５を、そのグロメット８が制御ユニット１９と対向するとともに、出力軸がウォーム１１を装着したウォーム軸（図示せず）に結合するように装着する。

電動モータ５及び制御ユニット１９のハウジング１０への装着が完了したら、電動モータ５から導出された給電用ハーネス９における素線９ａ及び９ｂの圧着端子９ｃ及び９ｄ側を制御ユニット１９の端子台２３ｃにおける素線ガイド溝２３ｆ内に案内させて先端の圧着端子９ｃ及び９ｄを端子支持部２３ｄ及び２３ｅに取付ねじ９ｇによって固定する。このとき、圧着端子９ｃ及び９ｄには軸方向に延長する長孔９ｆが形成されているので、電動モータ５及び制御ユニット１９の取付位置に誤差が生じてもこの誤差分を吸収することができる。このため、給電用ハーネス９に圧縮又は引張応力が作用することを回避することができる。

この給電用ハーネス９の端子台２３ｃに対する電気的接続が完了したのち、制御ユニット１９のユニットカバー２６を装着して電動パワーステアリング装置１の組立てを完了する。
このようにして電動パワーステアリング装置１の組立てが完了すると、電動モータ５と制御ユニット１９の端子台２３ｃとの電気的接続が電動モータ５から導出された給電用ハーネス９の先端に取付けられた圧着端子９ｃ及び９ｄを端子台２３ｃにねじ止めしたのちに制御ユニット１９のユニットカバー２６を装着するだけでよく、この電気的接続を行う場合に、電動モータ５の半径方向に突出する部材を必要としないとともに、電気的接続部を覆う専用の保護カバーも必要がないので、電動モータ５から半径方向に突出する高さを給電用ハーネス９の厚み分のみに抑制することができ、電動パワーステアリング装置１のステアリング機構への搭載性を向上させることができる。

このように電動パワーステアリング装置１の装着が完了してから、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態としてパワー基板２２及び制御基板２４にバッテリから電力を供給すると、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ１５及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値をパワー基板２２のゲート駆動回路に供給してＨブリッジ回路を制御することにより、電動モータ５にモータ駆動電流が流れて電動モータ５を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。

このため、電動モータ５からステアリングホイールの操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム１１及びウォームホイール１３を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｃに伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵力で操舵することができる。
上記第１の実施形態によれば、バスバー接続仕様のモータ設計を行う必要がなくなり、既存のモータからの設計変更箇所がハーネス長さ及び接続部（端子）のみの変更で可能となり、従来のモータ生産設備を使用できるので、段取り換えが不要となる。

また、給電用ハーネス９を制御ユニット１９内部に設けた端子台２３ｃに接続後に、制御ユニット１９のユニットカバー２６で覆うので、従来例のようにバスバー端子と端子台への異物侵入防止用のカバーを設ける必要がなく、この分構成を簡易化することができる。
さらに、従来例のようにバスバー接続では端子台が電動モータの半径方向に突出する構成となり、搭載性に影響を与えるが、本実施形態では給電用ハーネス９の厚み分だけでよく、半径方向の突出部を省略することができるので、電動パワーステアリング装置１や電動モータ５の搭載性を向上させることができる。

さらにまた、従来例のようにバスバー接続では、電動モータのバスバー部の信頼性を高めるために制御ユニットの端子台と電動モータのバスバーとの間の隙間を小さく設定して、ねじ止めの際に生じる応力を低減させる必要があり、溶接部の強度や、高い材料、高精度の部品が必要になるが、本実施形態では、給電用ハーネス９の圧着端子９ｃ及び９ｄに長孔９ｆを設けるだけで、長さの誤差分を吸収することができ、応力の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図７について説明する。
この第２の実施形態では、減速ギヤボックス４のハウジング１０のサイズが小型化されている。
すなわち、第２の実施形態においては、図６に示すように、ステアリングシャフト２及びステアリングコラム３の直径が短くなり、これに応じて減速ギヤボックス４のハウジングにおけるウォームホイール収納部１４及びトルクセンサ収納部１６が小型化されているが、電動モータ５及び制御ユニット１９については新たに設計せず、前述した第１の実施形態の構成をそのまま適用するようにしている。

この第２の実施形態においては、減速ギヤボックス４のウォーム収納部１２とトルクセンサ収納部１６との端部で構成される制御ユニット装着部２０の位置が前述した第１の実施形態における位置より低くなることにより、制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅ、素線ガイド溝２３ｆの中心軸と、電動モータ５のグロメット８の中心線とにずれが生じることになる。

しかしながら、給電用ハーネス９は、素線９ａ及び９ｂ自体が可撓性を有するとともに、圧着端子９ｃ及び９ｄに長孔９ｆが形成されているので、電動モータ５のグロメット８と制御ユニット１９の端子台２３ｃとの位置ずれ量に合わせて素線９ａ及び９ｂを変形させるとともに、必要に応じて圧着端子９ｃ及び９ｄの軸方向位置を調整することにより、給電用ハーネス９を端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅにねじ止めすることができる。

このように、第２の実施形態によると、設計変更によって電動モータ５と制御ユニット１９との間に位置ずれが生じる場合でも、その位置ずれ量を給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂの変形と圧着端子９ｃ及び９ｄの軸方向移動量とによって吸収することができ、電動モータ５と制御ユニット１９との間の電気的接続を新たに設計し直す必要がない利点を有する。

次に、本発明の第３の実施形態を図８について説明する。
この第３の実施形態では、電動パワーステアリング装置１のステアリング機構への搭載の形態によって、電動モータ５の回転方向を正規の回転方向とは逆方向としたい場合に本発明を適用したものである。
すなわち、第３の実施形態では、制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅから出力される電流方向と、電動モータ５の回転方向とを正規の状態とは逆にする。つまり、正規の状態で端子支持部２３ｄからハーネス９の素線９ａに電流を供給して電動モータ５を正転駆動している場合に対して、端子支持部２３ｄから電流を供給している状態で、ハーネス９の素線９ｂに電流を供給して電動モータ５を逆転駆動する正転させるようにしたものである。

このためには、図７に示すように、電動モータ５のグロメット８から導出されている給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂをクロスさせて圧着端子９ｃを制御ユニット１９の端子台２３ｃにおける端子支持部２３ｅにねじ決めして電気的に接続し、圧着端子９ｄを端子支持部２３ｄにねじ止めして電気的に接続する。
この第３の実施形態によると、制御ユニット１９の端子支持部２３ｄから電流が出力されるものとすると、この電流が給電用ハーネス９の素線９ｂを通って電動モータ５のブラシ部に供給されることになり、前述した第１及び第２の実施形態とは逆方向に電動モータ５が回転駆動されることになり、これに応じてステアリングシャフト２の回転方向も逆回転となる。

このように、上記第３の実施形態によれば、電動モータ５を正規の回転方向とは逆方向に回転駆動するために、単に給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂをクロス配線するだけでよいので、別途逆方向回転のための接続具を設ける必要がないとともに、電動モータ５や制御ユニット１９の構成を変更する必要もない。
因みに、従来例のように電動モータに接続端子としてのバスバーを設け、制御ユニット側にバスバーと接続する端子台を設ける場合には、電動モータを逆方向回転させるには、バスバーを逆にすることは困難なことから制御ユニット側の端子台への配線接続を変更する必要が生じ、設計変更を伴うことになる。
しかしながら、上記第３の実施形態では、電動モータ５から給電用ハーネス９を導出していることからこの給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂをクロス配線するだけで電動モータの逆方向回転を容易に行うことができる。

次に、本発明の第４の実施形態を図９及び図１０について説明する。
この第４の実施形態では、制御ユニット１９の端子台２３ｃを覆う絶縁性カバーを設けるようにしたものである。
すなわち、第４の実施形態では、図８及び図９に示すように、制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅを覆う合成樹脂材製の絶縁カバー５０を設け、この絶縁カバー５０を制御ユニット１９のユニットカバー２６を装着したときに、ユニットカバー２６に形成した挿通孔５１を介して取付ねじ５２を端子台２３ｃに螺合させて固定するようにしている。

このため、絶縁カバー５０には、ねじ挿通孔５０ａが形成されているとともに、ユニットカバー２６側に絶縁カバー５０の裏面との隙間を埋めるねじ挿通孔５０ａと連通する連結筒５０ｂが形成されており、ユニットカバー２６の挿通孔５１を通じて取付ねじ５２を、連結筒５０ｂ及びねじ挿通孔５０ａを通じて端子台２３ｃの雌ねじに螺合させて締付けることにより、絶縁カバー５０を固定することができる。

この第３の実施形態によると、制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅに給電用ハーネス９の圧着端子９ｃ及び９ｄをねじ止めした後に、絶縁カバー５０を配置してからユニットカバー２６を装着し、取付ねじ５２をユニットカバー２６の挿通孔５１、絶縁カバー５９の連結筒５０ｂ及びねじ挿通孔５０ａを通じて端子台２３ｃの雌ねじに螺合させて締付けることにより、絶縁カバー５０を確実に固定することができる。しかも、絶縁カバー５０を固定する際に、ユニットカバー２６の挿通孔５１位置も取付ねじ５２によって固定されるので、不快な音の発生を防止して静音性の高い電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

すなわち、減速ギヤボックス４には、車両から車両振動が伝達されたり、或いは電動モータ５からモータ振動が伝達されたりするので、制御ユニット１９のユニットカバー２６が共振して大きな振幅で振動してビビリ音等の不快な音を発生しやすいが、本実施形態のように、ユニットカバー２６の第１保護板部２８一部が、端子台２３ｃを介してフレーム２３に固定されるので、ユニットカバー２６に車両振動、モータ振動等が伝達されても小さな振幅で振動し、伝達された振動に対する共振を抑制しやすい構造となる。したがって、本実施形態のユニットカバー２６は、車両振動、モータ振動が伝達しても不快な音が発生しにくい構造となるので、静音性を高めた電動パワーステアリング装置１を提供することができる。

なお、上記第１〜第４の実施形態においては、給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂの先端に圧着端子９ｃ及び９ｄを取付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧着端子９ｃ及び９ｄに代えて端子を溶接等によって固定するようにしてもよい。また、給電用ハーネス９の素線９ａ及び９ｂの端子部を省略して、素線９ａ及び９ｂの内部導体を直接制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅに溶接、ねじ止め等の固定手段によって固定するようにしてもよい。

また、上記第１〜第４の実施形態においては、制御ユニット１９の端子台２３ｃの端子支持部２３ｄ及び２３ｅと、素線ガイド溝２３ｆと、給電用ハーネス９及び電動モータ５に設けられたグロメット８とは電動モータの中心軸に沿う直線上に配置した場合について説明したが、厳密に直線上に配置する必要はなく、電動モータの中心軸と交差する直線上に配置するようにしてもよい。

また、上記第１〜第４の実施形態ではユニットカバー２６が、減速ギヤボックス４に固定されているが、フレーム２３の取付け板部２３ｂに固定しても同様の効果が得られる。
また、上記実施形態においては、電動モータ５、制御ユニット１９及び雌型コネクタ４５がステアリングコラム３の中心軸と直交する線に沿って一直線に配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングコラム３の中心軸と交差する線に沿って一直線に配置するようにしてもよい。

また、上記第１〜第４の実施形態においては、電動モータ５としてブラシモータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシレスモータを適用するようにしてもよく、この場合には、３本の素線を有する給電用ハーネス９の各素線の一端を各相の励磁コイルの給電側に接続すると共に、他端を端子台２３ｃに形成した３つの端子支持部に電気的に接続し、さらにパワー基板２３にブラシレスモータを駆動する例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有するインバータ回路及びインバータ回路の電界効果トランジスタのゲートをパルス幅変調信号で駆動するゲート駆動回路を実装すればよい。
また、上記第１〜第４の実施形態においては、制御ユニット１９のユニットカバー２６を導電性金属で形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、合成樹脂材等の絶縁材で形成するようにしてもよい。

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…トーションバー、２ｃ…出力軸、３…ステアリングコラム、３ａ…内管、３ｂ…外管、４…減速ギヤボックス（ハウジング）、４ｂ…支持部、５…電動モータ、５ｂ…取付けフランジ、８…グロメット、９…給電用ハーネス、９ａ，９ｂ…素線、９ｃ，９ｄ…圧着端子、１１…ウォーム、１２…ウォーム収納部、１３…ウォームホイール、１４…ウォームホイール収納部、１５…トルクセンサ、１５ａ，１５ｂ…検出コイル、１５ｃ〜１５ｆ…外部接続端子、１６…トルクセンサ収納部、１７…モータ取付け部、１８…コラム取付け部、１９…制御ユニット、２０…制御ユニット装着部、２１…放熱プレート、２２…パワー基板、２２ａ，２２ｂ…ディスクリート部品、２２ｃ…接続端子、２３…フレーム、２３ａ…フレーム本体、２３ｂ…取付け板部、２３ｃ…端子台、２３ｄ，２３ｅ…端子支持部、２３ｆ…素線ガイド溝、２４…制御基板、２４ａ〜２４ｄ…スルーホール、２５…内側カバー、２６…ユニットカバー、５０…絶縁カバー、５０ａ…挿通孔、５０ｂ…連結筒、５１…挿通孔、５２…取付ねじ

Claims

操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記電動モータへの通電を前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに応じて制御する制御ユニットとが減速機構を格納するハウンジングに一体的に取付けられた電動パワーステアリング装置であって、
前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動制御するパワースイッチング素子が実装されるパワー基板と、前記操舵トルクセンサが接続される制御基板と、前記パワー基板を囲繞し、前記ハウジングに固定されるフレームと、前記制御基板が取り付けられるとともに前記パワー基板及び前記制御基板を覆った状態で前記フレームに固定される内側カバーと、該内側カバーを覆うとともに前記ハウジングに装着されるユニットカバーとを備え、前記フレームには、前記電動モータのモータ側給電部と近接して配置されたユニット側給電部としての端子台が設けられ、
前記ユニット側給電部としての端子台と前記モータ側給電部との間を給電用ハーネスによって最短距離で接続した状態で、前記ユニット側給電部としての端子台と前記給電用ハーネスとの接続部を、前記ユニットカバーによって覆うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記給電用ハーネスは、一端がグロメットを介して前記電動モータの内部のモータ側給電部に接続され、他端に前記端子台に接続される端子部が配設されてい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。
前記端子部、前記給電用ハーネス及び前記グロメットが直線上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記端子台は、前記端子部を支持する端子支持部と、この端子支持部に連接して前記給電用ハーネスの素線を案内する素線ガイド溝とを有し、前記素線ガイド溝が前記電動モータのモータ側給電部に向かって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記給電用ハーネスは中間部が保護チューブで覆われていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記保護チューブは電磁シールドチューブで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記給電用ハーネスは、前記電動モータのモータ側給電部と前記ユニット側給電部との間を平行接続していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記給電用ハーネスは、前記電動モータのモータ側給電部と前記ユニット側給電部との間をクロス接続していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記ユニット側給電部は、前記給電用ハーネスを接続した状態で、その接続部を覆う絶縁カバーを有し、該絶縁カバーを前記ユニットカバーで覆った状態で、前記ユニットカバーの外側から固定具を通して当該ユニットカバー及び前記絶縁カバーが前記制御ユニットの固定部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記電動モータへの通電を前記操舵トルクセンサで検出した操舵トルクに応じて制御する制御ユニットとがウォーム減速機構を格納するハウジングに一体的に取付けられ、前記制御ユニットが、前記電動モータを駆動制御するパワースチッチング素子が実装されるパワー基板と、前記操舵トルクセンサが接続される制御基板と、前記パワー基板を囲繞し、前記ハウジングに固定されるフレームと、前記制御基板が取り付けられるとともに前記パワー基板及び前記制御基板を覆った状態で前記フレームに固定される内側カバーと、該内側カバーを覆うとともに前記ハウジングに装着されるユニットカバーとを備え、前記フレームには、前記電動モータのモータ側給電部と近接して配置されたユニット側給電部としての端子台が設けられた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、
前記ハウジングに、前記操舵系を構成するステアリングシャフト及び前記トルクセンサを装着する工程と、前記ハウジングに前記ウォーム減速機構を構成するウォーム軸を組込む工程とを行った後、前記ハウジングへの制御ユニットの装着と、前記ハウジングへの電動モータの装着とを何れか一方を行った後に他方を行う工程と、続いて前記電動モータの給電用ハーネスを前記制御ユニットのユニット側給電部としての端子台に最短距離で接続する工程と、さらに前記ユニット側給電部としての端子台と前記給電用ハーネスとの接続部を、前記ユニットカバーによって覆うように前記ユニットカバーを前記ハウジングに装着する工程とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置の組立方法。