JP5310546B2

JP5310546B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5310546B2
Application number: JP2009511725A
Authority: JP
Inventors: ツウンハオジャン
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: US8368266B2; EP2147846A4; US20100148603A1; EP2147846B1; EP2147846A1; JPWO2008132931A1; WO2008132931A1

Description

本発明は、自動車のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置に関する。

自動車のステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置として、たとえば、特許文献１に示されたものは、電動モータの回転トルクを操舵補助力としてステアリングシャフトに伝えるウォームギヤ機構を内部に有するハウジングと、前記電動モータを制御するモータ制御ユニットとを備えた構成となっている。しかし、下記の特許文献１に示されたものでは、電動モータとモータ制御ユニット（ＥＣＵ）がハーネス等の外部配線を介して電気的に接続されているため、電動モータとモータ制御ユニットとの電気的接続作業を電動モータやモータ制御ユニットの取り付け作業とは別に行わなければならないため、作業性が悪いなどの問題がある。

そこで、電動モータに一体的に取り付けられるモータ制御ユニットの接続端子を板状に形成し、この板状接続端子に電動モータの接続端子と面接触する接触面を形成したものが提案されている（特許文献２参照）。
日本国特開２００２−１２７９２１号公報日本国特開２００６−１６６６３０号公報

しかしながら、特許文献２に開示された電動パワーステアリング装置では、電動モータとモータ制御ユニットとの電気的接続作業をハーネス等の外部配線を用いることなく行うことができるが、モータ制御ユニットの板状接続端子に形成された接触面がモータ制御ユニットに形成されたモータ設置面より電動モータ側に突出しているため、モータ側の接続端子と制御ユニット側の接続端子とを面接触させるためのスペースを新たに確保する必要があり、占有スペースが大きくなるという問題がある。また、端子間のショートや埃の付着等を避けるために、制御ユニットの板状接続端子を覆うカバーを必要とし、部品点数の増加を招くという問題もある。

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、電動モータとモータ制御ユニットとの電気的接続を容易に行うことができ、かつ電動モータとモータ制御ユニットとを電気的接続部が他の部品の装着に影響を及ぼすことを抑制することのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明による電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転トルクを操舵補助力としてステアリングシャフトに伝えるウォームギヤ機構を内部に有するハウジングと、前記電動モータを制御するモータ制御ユニットとを具備してなり、前記電動モータが前記ハウジングに形成されたモータ取付フランジに複数のモータ固定用ボルトによって締結されるモータフランジを有する電動パワーステアリング装置において、前記電動モータと電気的に接続されたモータ側接続端子を前記モータフランジに設けるとともに、前記モータ制御ユニットと電気的に接続された制御ユニット側接続端子を前記モータ側接続端子と面接触するように前記モータ取付フランジに設け、前記モータ側接続端子及び前記制御ユニット側接続端子のうち一方の接続端子を前記電動モータの軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする。

また、前記モータ側接続端子を前記モータフランジに該モータフランジのハウジング側端面から突出しないように設けたことを特徴とする。
また、前記制御ユニット側接続端子を前記モータ取付フランジに該モータ取付フランジのモータ側端面から突出しないように設けたことを特徴とする。
さらに、前記モータフランジと前記モータ側接続端子とを電気的に絶縁する絶縁体を前記モータフランジに設けるとともに、前記モータ取付フランジと前記制御ユニット側接続端子とを電気的に絶縁する絶縁体を前記モータ取付フランジに設けたことを特徴とする。

また、前記モータ固定用ボルトを通すためのボルト挿通孔を前記モータ側接続端子に設けるとともに、前記ボルト挿通孔を挿通したモータ固定用ボルトを前記モータ取付フランジに埋め込まれたナットに螺入するための貫通孔を前記制御ユニット側接続端子に設けたことを特徴とする。
また、前記制御ユニット側接続端子及び前記ナットを前記電動モータの軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする。

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正面図である。図２に示す電動パワーステアリング装置の右側面図である。図２のIV−IV断面図である。図２のV−V断面図である。図２に示す電動モータの正面図である。図２に示すハウジングのモータ取付フランジを電動モータ側から視た図である図６のVIII−VIII断面図である。図７のIX−IX断面図である。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作用効果を説明するための図で、（ａ）は制御ユニット側接続端子がモータ側接続端子に圧接した状態を示す図、（ｂ）は電動モータのモータフランジとハウジングのモータ取付フランジが複数のモータ固定用ボルトとモータ固定ナットによって接合された状態を示す図である。本発明の第２の実施形態を示す図で、（ａ）は電動モータのモータフランジに設けられたモータ側接続端子を示す図、（ｂ）はハウジングのモータ取付フランジに設けられた制御ユニット側接続端子を示す図である。

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の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の斜視図、図２は図１に示す電動パワーステアリング装置の正面図、図３は図２に示す電動パワーステアリング装置の右側面図、図４は図２のIV−IV断面図、図５は図２のV−V断面図、図６は図２に示す電動モータの正面図、図７は図２に示すハウジングのモータ取付フランジを電動モータ側から視た図、図８は図６のVIII−VIII断面図、図９は図７のIX−IX断面図であり、図１〜図３に示されるように、第１の実施形態に係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１、コラムチューブ２、チルト機構３、離脱カプセル５、ハウジング６、コラム支持ブラケット８、電動モータ１０、モータ制御ユニット１４等を備えている。

ステアリングシャフト１は不図示のステアリングシャフトに上端部を連結された入力軸１ａ（図２参照）と、この入力軸１ａの下端部にトーションバー１ｂ（図５参照）を介して連結された出力軸１ｃとからなり、これら入力軸１ａ及び出力軸１ｃの外周に、内管２ａと外管２ｂとからなる二重管構造のコラムチューブ２が設けられている。
コラムチューブ２の内管２ａはハウジング取付フランジ２ｃを下端部に有しており、このハウジング取付フランジ２ｃに、ハウジング６が装着されている。一方、コラムチューブ２の外管２ｂは内管２ａの軸方向に移動可能となっており、この外管２ｂに、コラムチューブ２をチルト操作するチルト機構３が設けられている。

チルト機構３は溶接等によりコラムチューブ２の外管外周面に固定されたコ字状の揺動ブラケット３ａと、この揺動ブラケット３ａに枢軸３ｂを介して連結されたコ字状の固定ブラケット３ｃとを有しており、枢軸３ｂには、チルトレバー３ｄが取り付けられている。
チルト機構３の固定ブラケット３ｃはスポット溶接等によりブラケット取付板４に固定されており、このブラケット取付板４に、左右一対の離脱カプセル５が設けられている。

離脱カプセル５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、各離脱カプセル５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５ａ（図１参照）が設けられている。また、離脱カプセル５はブラケット取付板４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５ｂを有しており、これらの樹脂インジェクション孔５ｂに注入された樹脂によって離脱カプセル５がブラケット取付板４に固定されている。従って、二次衝突時の衝撃力がコラムチューブ２の外管２ｂに作用すると、離脱カプセル５の樹脂インジェクション孔５ｂに注入された樹脂が剪断力を受けて破断し、コラムチューブ２の外管２ｂが内管２ａ側に移動するようになっている。

ハウジング６は連結部６ａ（図２参照）を下端部に有しており、この連結部６ａに、コラム支持ブラケット８が連結軸７を介して連結されている。また、ハウジング６はモータ取付フランジ６ｂを有しており、このモータ取付フランジ６ｂに、操舵補助力発生源である電動モータ１０が複数のモータ固定用ボルト１１と該ボルトに螺合するモータ固定用ナット２３（図１及び図２参照）によって取り付けられている。さらに、ハウジング６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、このハウジング６の内部には、電動モータ１０の回転トルクをステアリングシャフト１の出力軸１ｃに操舵補助力として伝えるウォームギヤ機構１２（図４参照）が設けられているとともに、ステアリングシャフト１に発生した操舵トルクを検出するトルクセンサ１３（図５参照）が設けられている。また、ハウジング６はモータ取付フランジ６ｂの近傍に制御ユニット取付面６ｃ（図５参照）を有しており、この制御ユニット取付面６ｃに、電動モータ１０を制御するモータ制御ユニット１４が装着されている。

コラム支持ブラケット８はブラケット取付板９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３のチルトレバー３ｄを操作すると、コラムチューブ２が連結軸７を中心として傾動するようになっている。
電動モータ１０は出力軸１０ａ（図４参照）を有しており、この出力軸１０ａの先端部に、ウォームギヤ機構１２のウォーム軸１２ａが連結されている。また、電動モータ１０はハウジング６のモータ取付フランジ６ｂに接合されるモータフランジ１０ｂ（図２参照）を有しており、このモータフランジ１０ｂのハウジング側端面には、電動モータ１０と電気的に接続された二つのモータ側接続端子１５（図６参照）がモータフランジ１０ｂのハウジング側端面から突出しないように固設されている。

モータ制御ユニット１４は制御基板１４ａ（図５参照）と、この制御基板１４ａを覆う基板保護カバー１４ｂとを有しており、制御基板１４ａはハウジング６のモータ取付フランジ６ｂに設けられた二つの制御ユニット側接続端子１８（図７参照）と電気的に接続されている。
モータ側接続端子１５は銅板等の金属板で形成されており、これらのモータ側接続端子１５には、モータ固定用ボルト１１を通すためのボルト挿通孔１６が形成されている。ボルト挿通孔１６は、モータ固定用ボルト１１に対して所定値以上の離隔距離を確保し、確実に非接触状態を維持できるように、モータ固定用ボルト１１よりも大径にされる。なお、モータ１０のモータフランジ１０ｂには、モータ側接続端子１５とモータフランジ１０ｂとを電気的に絶縁する絶縁体１７（図８参照）が埋設されている。

制御ユニット側接続端子１８はモータ側接続端子１５と同様に銅板等の金属板で形成されており、これらの制御ユニット側接続端子１８には、モータ固定用ボルト１１を通すための貫通孔１９が形成されている。貫通孔１９は、モータ固定用ボルト１１に対して所定値以上の離隔距離を確保し、確実に非接触状態を維持できるように、モータ固定用ボルト１１よりも大径にされる。また、制御ユニット側接続端子１８はモータ取付フランジ６ｂ内に埋設された絶縁体２１によってモータ取付フランジ６ｂと電気的に絶縁されている。さらに、制御ユニット側接続端子１８はモータ取付フランジ６ｂのモータ側端面から突出しないようにモータ取付フランジ６ｂに設けられており、モータ取付フランジ６ｂには、モータ固定用ボルト１１と螺合する端子圧接用ナット２０（図９参照）が回転阻止された状態で埋め込まれている。この端子圧接用ナット２０はモータ取付フランジ６ｂに形成された例えば六角穴に嵌合され、電動モータ１０の軸方向（モータ取付フランジ６ｂの厚さ方向）に移動可能となっており、制御ユニット側接続端子１８と端子圧接用ナット２０との間には、絶縁ワッシャ２２が設けられている。

なお、ウォームギヤ機構１２は、図４に示すように、ウォーム軸１２ａと、このウォーム軸１２ａに形成されたウォーム１２ｂと噛み合うウォームホイール１２ｃとから構成されている。
このような構成において、モータ側接続端子１５に形成されたボルト挿通孔１６および制御ユニット側接続端子１８に形成された貫通孔１９にモータ固定用ボルト１１を挿入した後、モータ側接続端子１５のボルト挿通孔１６及び制御ユニット側接続端子１８の貫通孔１９を挿通したモータ固定用ボルト１１をハウジング６のモータ取付フランジ６ｂに埋め込まれた端子圧接用ナット２０に螺入すると、図１０（ａ）に示すように、端子圧接用ナット２０及び絶縁ワッシャ２２が電動モータ側に移動する。これにより、制御ユニット側接続端子１８が電動モータ側に移動してモータ取付フランジ６ｂのモータ側端面から突出し、電動モータ１０のモータフランジ１０ｂに設けられたモータ側接続端子１５と面接触することによって、電動モータ１０とモータ制御ユニット１４が電気的に接続される。

また、制御ユニット側接続端子１８をモータ側接続端子１５に面接触させた後、図１０（ｂ）に示すように、ハウジング６のモータ取付フランジ６ｂと電動モータ１０のモータフランジ１０ｂをモータ固定用ボルト１１とモータ固定用ナット２３によって締め付けると、電動モータ１０のモータフランジ１０ｂがハウジング６のモータ取付フランジ６ｂに接合される。
したがって、上述した第１の実施形態では、電動モータ１０とモータ制御ユニット１４とを電気的に接続する際にハーネス等の外部配線を用いる必要がないので、電動モータ１０とモータ制御ユニット１４との電気的接続を容易に行うことができ、組立工程の簡略化を図ることができる。

また、モータ側接続端子１５と制御ユニット側接続端子１８とを面接触させるためのスペースを確保する必要がないので、電動モータ１０とモータ制御ユニット１４との電気的接続部が他の部品の取り付けに影響を及ぼすことを抑制することができる。さらに、制御ユニット側接続端子１８を覆うカバーを必要としないので、部品点数の増加を抑制することもできる。また、モータ側接続端子１５及び制御ユニット側接続端子１８が他の部品と干渉することがないので、レイアウト性の向上を図ることができる。

また、モータ側接続端子１５がモータフランジ１０ｂのハウジング側端面から突出したり、制御ユニット側接続端子１８がモータ取付フランジ６ｂのモータ側端面から突出したりすることがないので、電動モータ１０を周方向に動かして電動モータ１０の調芯作業を容易に行うことができる。
また、モータ側接続端子１５のボルト挿通孔１６及び制御ユニット側接続端子１８の貫通孔１９を挿通したモータ固定用ボルト１１をハウジング６のモータ取付フランジ６ｂに埋め込まれた端子圧接用ナット２０に螺入すると、制御ユニット側接続端子１８がモータ取付フランジ６ｂのモータ側端面側に移動してモータ側接続端子１５に圧接するので、電動モータ１０とモータ制御ユニット１４との電気的接続を容易に行うことができる。

上述した第１の実施形態では、モータ固定用ボルト１１に対してモータ側接続端子１５（制御ユニット側接続端子１８）が非接触状態を維持するようにしているが、確実に絶縁するために、ボルト挿通孔１５（貫通孔１９）とモータ固定用ボルト１１との間に絶縁ブッシュを介装してもよい。また、ボルト挿通孔１５（貫通孔１９）の内周面に絶縁コーティングを施してもよいし、モータ固定用ボルト１１を絶縁部材で形成してもよい。要は、モータ固定用ボルト１１に対してモータ側接続端子１５（制御ユニット側接続端子１８）を確実に絶縁できればよい。

上述した第１の実施形態では、制御ユニット側接続端子１８、端子圧接用ナット２０及び絶縁ワッシャ２２を電動モータ１０の軸方向に移動可能に設けたものを例示したが、制御ユニット側接続端子１８、端子圧接用ナット２０及び絶縁ワッシャ２２をモータ取付フランジ６ｂに固設してもよい。
また、上述した第１の実施形態では、制御ユニット側接続端子１８を電動モータ１０の軸方向に移動可能に設けたが、モータ側接続端子１５を電動モータ１０の軸方向に移動可能に設けてもよい。

さらに、上述した第１の実施形態では、電動モータとして二相交流モータを用いたものを例示したが、図１１に示す第２の実施形態のように、三相交流ブラシレスモータと電気的に接続された三つのモータ側端子１５をモータフランジ１０ｂのハウジング側端面から突出しないようにモータフランジ１０ｂに設けるとともに、モータ制御ユニットと電気的に接続された三つの制御ユニット側接続端子１８をモータ側接続端子１５と面接触するようにモータ取付フランジ６ｂに設けることにより、ハウジングに装着される電動モータとして三相交流ブラシレスモータを用いることができる。
また、上述した第１の実施形態では、コラムチューブ２を有する電動パワーステアリング装置に本発明を適用した場合を例示したが、たとえば、ピニオンタイプ電動パワーステアリング装置などにも本発明を適用することが可能である。

産業上の利用の可能性

本発明に係る電動パワーステアリング装置では、電動モータとモータ制御ユニットとを電気的に接続する際にハーネス等の外部配線を用いる必要がないので、電動モータとモータ制御ユニットとの電気的接続を容易に行うことができる。また、モータ側接続端子と制御ユニット側接続端子とを面接触させるためのスペースを確保する必要がないので、電動モータとモータ制御ユニットとの電気的接続部が他の部品の取り付けに影響を及ぼすことを抑制することができる。さらに、制御ユニット側接続端子を覆うカバーを必要としないので、部品点数の増加を抑制することもできる。また、モータ側接続端子及び制御ユニット側接続端子が他の部品と干渉することがないので、レイアウト性の向上を図ることができる。

また、モータ側接続端子がモータフランジのハウジング側端面から突出したり、制御ユニット側接続端子がモータ取付フランジのモータ側端面から突出したりすることがないので、電動モータを周方向に動かして電動モータの調芯作業を容易に行うことができる。
また、モータ固定用ボルトを締付けると、モータ取付フランジに埋め込まれたナットがモータの軸方向に移動することによって制御ユニット側接続端子がモータ側接続端子に圧接するので、モータ側接続端子と制御ユニット側接続端子とを確実に面接触させることができる。

Claims

電動モータの回転トルクを操舵補助力としてステアリングシャフトに伝えるウォームギヤ機構を内部に有するハウジングと、前記電動モータを制御するモータ制御ユニットとを具備してなり、前記電動モータが前記ハウジングに形成されたモータ取付フランジに複数のモータ固定用ボルトによって締結されるモータフランジを有する電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータと電気的に接続されたモータ側接続端子を前記モータフランジに設けるとともに、前記モータ制御ユニットと電気的に接続された制御ユニット側接続端子を前記モータ側接続端子と面接触するように前記モータ取付フランジに設け、
前記モータ側接続端子及び前記制御ユニット側接続端子のうち一方の接続端子を前記電動モータの軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータ側接続端子を前記モータフランジに該モータフランジのハウジング側端面から突出しないように設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御ユニット側接続端子を前記モータ取付フランジに該モータ取付フランジのモータ側端面から突出しないように設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１〜３のいずれか一項記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータフランジと前記モータ側接続端子とを電気的に絶縁する絶縁体を前記モータフランジに設けるとともに、前記モータ取付フランジと前記制御ユニット側接続端子とを電気的に絶縁する絶縁体を前記モータ取付フランジに設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１〜４のいずれか一項記載の電動パワーステアリング装置において、前記モータ固定用ボルトを通すためのボルト挿通孔を前記モータ側接続端子に設けるとともに、前記ボルト挿通孔を挿通したモータ固定用ボルトを前記モータ取付フランジに埋め込まれたナットに螺入するための貫通孔を前記制御ユニット側接続端子に設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１〜５のいずれか一項記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御ユニット側接続端子及び前記ナットを前記電動モータの軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。