JP5309732B2 - 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、電動モータの駆動を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）に施される防振構造に関する。

近年の車両の多くには、電動モータの駆動力を減速機構を介して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。

この種の電動パワーステアリング装置では、電動モータや減速機構などで発生した作動振動および作動音がコントロールユニットに伝播され、その振動数が金属薄板等で形成されたＥＣＵ筐体のカバー部材の固有振動数と合致した場合に、このカバー部材が共振して大きな異音を生じてしまう、という問題があった。

そこで、かかる課題を解決するものとして、例えば特許文献１には、コントロールユニットのカバー部材（本体カバーおよびサイドカバー）に防振部材を取り付けることにより、コントロールユニットの共振を抑え、異音の低減化を図ったものが開示されている。

特開２００２−３３１９４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されるように、ＥＣＵ筐体のカバー部材の表面にただ単に防振部材を取り付けただけでは、カバー部材の固有振動に対して音圧レベルで数ｄＢ程度の低減しか期待できず、作動振動や異音などに対して十分な減衰効果を得ることはできない、という課題があった。

また、この特許文献１に開示されているＥＣＵでは、カバー部材表面の全面にわたって防振部材を取り付けることにより、防振効果の向上を図ることができるが、この防振部材が取り付けられる表面では、厚さの増加に伴ってＥＣＵ内部に実装された電子部品の放熱性が悪化してしまう、という問題があった。

このようなカバー部材の共振を防ぐ別の方法として、カバー部材を肉厚の素材から形成することが考えられるが、この場合、装置重量および材料コストが増加してしまうという問題があった。したがって、軽量化および低コスト化が求められている電動パワーステアリング装置においては、この方法は得策ではなかった。

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、電動モータや減速機構などで生じる作動振動による影響を構造的に受け易いコントロールユニットのカバー部材に防振構造を具備することにより、カバー部材を防振して異音発生の低減化を図っ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、操舵機構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を備えた電動パワーステアリング装置において、前記コントロールユニットの筐体が、前記電動モータの駆動を制御する回路基板を実装したベース部材と、該ベース部材の開口を被覆するように取り付けられたカバー部材とからなり、かつ、前記回路基板のうちの１つの回路基板は前記ベース部材の開口周縁部に形成された段差の支持により、前記ベース部材内側の底面から離間して設けられており、前記カバー部材の内面と前記筐体内で前記カバー部材に対向する前記回路基板との間には、少なくとも１つの弾性体が介在されていることにより、達成される。

また、上記目的は、前記カバー部材が、その内面から突出するように形成された凸部を有し、該凸部を介して前記弾性体に当接していることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記弾性体が介在される部分が、前記カバー部材内面の中央部付近であることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記弾性体が、前記１つの回路基板上に実装された少なくとも１つの電子部品の上面に取り付けられていることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記弾性体が、前記カバー部材に当接する側の面に形成された複数の突起部を有することにより、効果的に達成される。

さらに、上記目的は、前記弾性体が、熱伝導性および絶縁性を有する素材から形成されていることにより、効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、コントロールユニット筐体のカバー部材の内面と筐体内でカバー部材に対向する回路基板との間に、少なくとも１つの弾性体が介在されている。この防振構造により、カバー部材の振幅を抑制することができ、異音の発生を低減することができる。

また、本発明の防振構造は、必要最小限の部材で構成された簡易な構造であり、かつ、使用される弾性体は、サイズが小さいものでも十分にカバー部材の振動を抑制することができるので、効果的な防振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３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（電源）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。

なお、上述した電動パワーステアリング装置１は、コラム部に電動モータ１０が配設されたコラムアシスト型であるが、本発明はこれに限定されず、例えばラック＆ピニオン機構のピニオン部に電動モータ１０が配設されたピニオンアシスト型、あるいはラック部に電動モータ１０が配設されたラックアシスト型であってもよい。

［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態に係るコントロールユニットの内部構成を示す概略断面図である。同図において、コントロールユニット１１の筐体１５は、上面が開口した箱形状のベース部材１６と、該ベース部材１６の開口を被覆するように取り付けられたカバー部材１７とから構成され、カバー部材１７は、カシメによる嵌合またはボルトによる締結などによって、ベース部材１６に着脱可能に取り付けられている。なお、ここでは図示されていないが、コントロールユニット１１は、電源コネクタおよび信号コネクタを備え、この各種コネクタを介してバッテリ１２、電動モータ１０、トルクセンサ８、車速センサ１４、イグニションキー１３などと電気的に接続されている。

ベース部材１６の内部には、電動モータ１０に駆動電流を供給する駆動回路基板１８と、該駆動回路基板１８にトルク信号や車速信号に基づく制御信号を出力する制御駆動回路１９とが装着されている。この２つの回路基板１８，１９のうち、駆動回路基板１８には、大電流が流れることにより発熱するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２０などが実装されている。そのため、駆動回路基板１８は、ヒートシンクとして機能するベース部材１６の底面に接するように装着されている。

一方、制御回路基板１９には、制御回路を構成するマイコンチップ２１などが実装されている。この制御回路基板１９は、ベース部材１６の開口周縁部に形成された段差１６ａの支持により、駆動回路基板１８の上方に配されている。また、この駆動回路基板１８と制御回路基板１９とは、リード端子２２を介して電気的に接続されている。

ベース部材１６は、上述したように、ヒートシンクとして機能することが要求されるため、熱導電性および耐久性に優れた肉厚の金属素材（例えばアルミ合金など）から形成されている。一方、カバー部材１７は、ベース部材１６の上面開口を被覆してコントロールユニット１１の内部に粉塵等が侵入するのを防止することを構造的な目的としているため、材料のコストや加工性などを考慮して比較的薄い素材から形成されている。

このような構成からなる筐体１５を具備したコントロールユニット１１は、電動モータ１０や減速機構９の作動振動が伝播され易い位置、例えば、ステアリングシャフト３を回転自在に支持するステアリングコラムの一部などに取り付けられている。このような位置にコントロールユニット１１が配される場合、筐体１５を構成するカバー部材１７は、上述したように薄肉構造であるため、この作動振動により共振する可能性が高い。そこで、本実施形態では、カバー部材１７の内面中央部付近とカバー部材１７に対向する制御回路基板１９との間に、振動を吸収可能な矩形板状の弾性体２３を介在させ、これにより、カバー部材１７を防振するようになっている。

この防振構造に用いられる弾性体２３は、熱伝導率が高く、吸振性に優れた絶縁性の樹脂素材等から形成され、制御回路基板１９の中央部付近に実装されたマイコンチップ２１の上面に接着剤等を介して固定されている。また、カバー部材１７は、ベース部材１６に装着された際に弾性体２３と対向する部分に、内面から突出するように凸部１７ａが形成されている。この凸部１７ａは、例えばビード加工などによって形成される。カバー部材１７がベース部材１６に装着された際に、この凸部１７ａの下面が弾性体２３の上面に当接され、これにより、カバー部材１７の振動が弾性体２３によって吸収されるようになっている。

以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、カバー部材１７に対向する制御回路基板１９の中央部付近に実装されたマイコンチップ２１上に弾性体２３を固着し、かつ、該弾性体２３に対向するカバー部材１７の内面中央部付近に凸部１７ａを形成し、カバー部材１７をベース部材１６に装着した際に弾性体２３とカバー部材１７の凸部１７ａとが当接するようになっている。これにより、電動モータ１０や減速機構９などの作動振動によりカバー部材１７が共振したとしても、このカバー部材１７の振動を弾性体２３によって吸収することができる。この結果、コントロールユニット１１で生じていた異音の発生を効果的に防止することができる。

また、この防振構造は、少ない部品点数で構成された簡素な構造であるため、大幅なコストアップや生産性の低下などを生じることなく、カバー部材１７の効果的な防振を実現することができる。

さらに、マイコンチップ２１と凸部１７ａとの間に弾性体２３を介在させるレイアウトにより、弾性体２３の厚さを極力薄く設定することができるので、弾性体２３に要する材料コストを低減することができ、かつ、カバー部材１７自体の剛性を強化することができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係るコントロールユニットの内部構成を示す概略断面図であり、図４は、図３中に示されている弾性体の斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。なお、同図において、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態に係るコントロールユニット１１Ａでは、カバー部材１７の凸部１７ａと制御回路基板１９上のマイコンチップ２１との間に介在される弾性体２３Ａの形状が、上述した第１実施形態の弾性体２３とは相違している。本実施形態に係る弾性体２３Ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、矩形板状の基部２３Ａａと、該基部２３Ａａの上面に立設された円柱状の複数の突起部２３Ａｂとから構成されている。

弾性体２３Ａの基部２３Ａａの下面は、上述した第１実施形態と同様、制御回路基板１９の中央部付近に実装されたマイコンチップ２１の上面に接着剤等を介して固定されている。一方、弾性体２３Ａの各突起部２３Ａｂの上面は、カバー部材１７がベース部材１６に装着された際に、カバー部材１７の内面に形成された凸部１７ａの下面に当接され、これにより、カバー部材１７の振動が弾性体２３Ａによって吸収されるようになっている。

以上のような構成を有する本実施形態に係るコントロールユニット１１Ａよれば、上述した第１実施形態と同様の効果を得られることはもとより、弾性体２３Ａの上面に突起部２３Ａｂを形成し、該突起部２３Ａｂにカバー部材１７の凸部１７ａを当接させるようにしたことにより、カバー部材１７の平面度バラツキによる応力集中を分散させることができる。

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。 本発明の第１実施形態に係るコントロールユニットの内部構成を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係るコントロールユニットの内部構成を示す概略断面図である。 図３中に示されている弾性体を示す斜視図（ａ）および側面図（ｂ）である。

符号の説明

１・・・電動パワーステアリング装置
２・・・ステアリングホイール
３・・・ステアリングシャフト
１０・・・電動モータ
１１，１１Ａ・・・コントロールユニット（ＥＣＵ）
１５・・・筐体
１６・・・ベース部材
１７・・・カバー部材
１７ａ・・・凸部
１８・・・駆動回路基板
１９・・・制御回路基板
２１・・・マイコンチップ
２３，２３Ａ・・・弾性体
２３Ａｂ・・・突起部

Claims (6)

1. 操舵機構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を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記コントロールユニットの筐体は、前記電動モータの駆動を制御する回路基板を実装したベース部材と、該ベース部材の開口を被覆するように取り付けられたカバー部材とからなり、かつ、
   前記回路基板のうちの１つの回路基板は前記ベース部材の開口周縁部に形成された段差の支持により、前記ベース部材内側の底面から離間して設けられており、
   前記カバー部材の内面と前記筐体内で前記カバー部材に対向する前記１つの回路基板との間には、少なくとも１つの弾性体が介在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. 前記カバー部材は、その内面から突出するように形成された凸部を有し、該凸部を介し
   て前記弾性体に当接している請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記弾性体が介在される部分は、前記カバー部材内面の中央部付近である請求項１また
   は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記弾性体は、前記１つの回路基板上に実装された少なくとも１つの電子部品の上面に取り付けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記弾性体は、前記カバー部材に当接する側の面に形成された複数の突起部を有する請
   求項１ないし４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記弾性体は、熱伝導性および絶縁性を有する素材から形成されている請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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