JP5397653B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

電動モータを備える車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置は、電動モータによって運転者の操舵を補助するようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。すなわち、各種のセンサ等によって操舵部材の操舵状態等が検出され、この検出値に基づいて制御装置が電動モータを制御することで、転舵機構に操舵補助力が付与される。
特許文献２では、電動モータの軸方向に関して、電動モータと減速機構との間に、制御装置を配置することが提案されている。
特開平７−１３７６４４号公報 特開２００２−１２０７３９号公報

特許文献２記載の電動パワーステアリング装置では、モータハウジングとギヤケースとの間に回路ケースを介在させるので、電動モータの軸方向に関して電動パワーステアリング装置が大型化する。また、電動モータの出力軸とウォームギヤとを連結するためのカップリングが設けられており、カップリングと制御装置とが電動モータの軸方向に並んでいるため、一層大型化する。このため、電動パワーステアリング装置を車両へ搭載するときに、他の部品と干渉するおそれがある。

本発明は、かかる背景のもとになされたものであり、小型で車両への搭載性に優れた車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、電動モータ（１８）と、電動モータの動力を転舵機構（４）に伝達する伝達機構（１９）と、電動モータの駆動を制御する制御回路（８４）とを備え、上記伝達機構は、駆動側部材（２０）および駆動側部材により駆動される従動側部材（２１）を含み、上記駆動側部材および電動モータの回転軸（３７）が単一の部材で一体に形成された一体軸（２０４；２０４Ａ）を構成しており、上記制御回路は、上記一体軸の回りに配置されており、上記一体軸を収容するハウジング（２２，Ｈ，２５）を備え、上記一体軸は上記ハウジングによって３点支持されており、上記駆動側部材はウォーム軸（２０）を含み、上記ハウジングの一部はウォーム軸を収容するギヤハウジング（２２）を含み、ウォーム軸の電動モータ側の端部（２０ａ；２０ａＡ）およびギヤハウジングの間に、両者の間を封止するシール部材（４５）が介装されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供するものである（請求項１）。

本発明によれば、駆動側部材および電動モータの回転軸を、単一の部材で一体に形成していることにより、これらを互いに連結するためのカップリングを別途設ける必要がないので、小型化を達成できる。また、制御回路を、一体軸の軸方向に関して一体軸と重ねて配置でき、更なる小型化を達成できる。
また、本発明において、上記一体軸を収容するハウジング（２２，Ｈ，２５）を備え、上記一体軸は上記ハウジングによって３点支持されているので下記の利点がある。

すなわち、駆動側部材および電動モータの回転軸のそれぞれを両端支持する４点支持の構成と比べて、一体軸を支持する箇所を少なくでき、更なる軽量化と、ハウジング内のレイアウトの自由度の向上を達成できる。
また、上記駆動側部材はウォーム軸（２０）を含み、上記ハウジングの一部はウォーム軸を収容するギヤハウジング（２２）を含み、ウォーム軸の電動モータ側の端部（２０ａ；２０ａＡ）およびギヤハウジングの間に、両者の間を封止するシール部材（４５）が介装されているので、ギヤハウジング内の潤滑剤等が制御回路側に流れることを防止できる。

また、本発明において、上記駆動側部材を従動側部材へ付勢する付勢手段（２１０）を備える場合がある（請求項２）。この場合、駆動側部材と従動側部材との互いの係合部間に、駆動騒音の原因となるがたつきが生じることを防止できる。
また、本発明は、電動モータ（１８）と、電動モータの動力を転舵機構（４）に伝達する伝達機構（１９）と、電動モータの駆動を制御する制御回路（８４）とを備え、上記伝達機構は、駆動側部材（２０）および駆動側部材により駆動される従動側部材（２１）を含み、上記駆動側部材および電動モータの回転軸（３７）が単一の部材で一体に形成された一体軸（２０４；２０４Ａ）を構成しており、上記制御回路は、上記一体軸の回りに配置されており、上記制御回路が実装された制御基板（７９）を備え、この制御基板は上記一体軸を挿通させるための挿通孔（２０９）を有し、上記一体軸は、上記制御基板の挿通孔に挿通された挿通部（２０６）と、挿通部を挟んだ両側に隣接して配置された一対の部分（２０７，２０８）とを含み、上記挿通部は、上記一対の部分よりも小径に形成されている車両用操舵装置を提供する（請求項３）。

この場合、小径の挿通部に制御基板が挿通されていることから、制御基板の挿通孔を可及的に小さくして制御基板の実装面積をより多く確保できる。しかも、制御基板を外側に大きくする必要がない。
また、本発明において、上記挿通孔は、制御基板の縁部（２１８）に開放するスリット（２０９ｂ）を含む場合がある（請求項４）。

この場合、制御基板の縁部から挿通部を制御基板の内側に挿通することで、制御基板の側方から制御基板に挿通部を挿通できる。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

本実施の形態では、操舵補助機構５がステアリングシャフト３にアシスト力（操舵補助力）を与える例に則して説明するが、本発明を、操舵補助機構５が後述するピニオン軸にアシスト力を与える構造や、操舵補助機構５が後述するラック軸にアシスト力を与える構造に適用することが可能である。
ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２に一定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。

ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に入力された操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ１２（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）に入力される。また、車速センサ９０からの車速検出結果がＥＣＵ１２に入力される。中間軸７は、ステアリングシャフト６と転舵機構４とを連結している。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪３が連結されている。
ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の途中部には、上記ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることで、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための伝達機構としての減速機構１９とを含む。減速機構１９としては、例えばウォームギヤ機構などの食い違い軸歯車機構や、平歯車機構およびはすば歯車機構を含む平行軸歯車機構などを用いることができる。本実施形態では、減速機構１９として、ウォームギヤ機構が用いられている。すなわち、減速機構１９は、駆動ギヤ（伝達機構の駆動側部材）としてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合う従動ギヤ（伝達機構の従動側部材）としてのウォームホイール２１とを含む。減速機構１９は、伝達ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８がウォーム軸２０を回転駆動すると、ウォーム軸２０によってウォームホイール２１が回転駆動され、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６が同行回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することで、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１からのトルク検出結果、車速センサ９０からの車速検出結果等に基づいて電動モータ１８を制御する。具体的には、ＥＣＵ１２では、トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、電動モータ１８の発生するアシスト力を目標アシスト量に近づけるように制御する。

図２および図３は、それぞれ操舵補助機構５の概略斜視図であり、互いに別角度から操舵補助機構５を見た図である。本実施の形態の主に特徴とするところは、上記の制御装置としてのＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨを、図２および図３に示すように、互いに接触する（例えば互いの端面を突き合わせた状態、或いは互いの端部を嵌合させた状態である）第１のハウジング２３および第２のハウジング２４によって構成した点にある。

すなわち、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨを構成する第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は互いに接触しており（直接に係合しており）、両ハウジング２３，２４の間に、別のハウジングが介在していない。これにより、格段の小型化が図られている。
第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は、一端が開放した概ね四角箱形に形成されている。第１および第２のハウジング２３，２４の互いの端部は、突き合わされ固定ねじ９１により互いに締結されている。

一方、電動モータのモータハウジング２５は、筒状のモータハウジング本体２６と、上記の第１のハウジング２３とにより構成されている。具体的には、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨの一部である第１のハウジング２３が、電動モータ１２のモータハウジング２５の少なくとも一部とは単一の材料で一体に形成されている。換言すると、モータハウジング２５の少なくとも一部と、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨの一部とが兼用されている。

また、ギヤハウジング２２は、ウォーム軸２０が収容された筒状の駆動ギヤ収容ハウジング２７と、ウォームホイール２１が収容された筒状の従動ギヤ収容ハウジング２８と、上記の第２のハウジング２４とにより構成されている。具体的には、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨの一部である第２のハウジング２４が、ギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容ハウジング２７および従動ギヤ収容ハウジング２８とは単一の材料で一体に形成されている。換言すると、ギヤハウジング２２の一部と、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨの一部とが兼用されている。

第１のハウジング２３の側壁としての外周壁９２の外周９２ａには、筒状突起９３が突出形成されており、その筒状突起９３内には、第１のハウジング２３の外部に臨む電気コネクタ９４が配置されている。図示していないが、電気コネクタ９４には、バッテリーからＥＣＵ１２に電源供給するための端子や、外部からの信号の入、出力用の端子が設けられている。

操舵補助機構５の要部の断面図である図４を参照して、減速機構１９（伝達機構）の従動側部材としてのウォームホイール２１、および電気コネクタ９４は、減速機構１９（伝達機構）の駆動側部材としてのウォーム軸２０の中心軸線Ｃ３を含み且つウォームホイール２１の中心軸線２１ａとは平行な平面Ｑ１に対して、同側に配置されている。
この場合、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、突出部となる電気コネクタ９４および従動ギヤ収容部２８が同側に突出することになる。その結果、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。

また、図３を参照して、電動モータ１８の後述する回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、電気コネクタ９４および従動ギヤ収容ハウジング２８の互いの少なくとも一部が互いに重なり合うレイアウトとされている。これにより、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。
また、回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、電気コネクタ９４およびセンサハウジング３５の互いの少なくとも一部が互いに重なり合うレイアウトとされている。これにより、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。

モータハウジング２５の第１のハウジング２３は、例えばアルミニウム合金（例えば鋳造品、冷間鍛造品）により形成され、操舵補助機構５の軽量化が図られている。また、駆動ギヤ収容ハウジング２７、従動ギヤ収容ハウジング２８および第２のハウジング２４で構成されるギヤハウジング２２は、例えばアルミニウム合金（例えば鋳造品、冷間鍛造品）により形成され、操舵補助機構５の軽量化が図られている。また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６には、例えば非磁性の板金が用いられている。

モータハウジング本体２６は、円筒状の周壁２９と、周壁２９の一端を閉塞する底壁３０と、周壁２９の他端からその径方向外方に張り出した環状のフランジ３１とを含む。
環状のフランジ３１の周方向の一部から径方向外方に張り出したブラケット３２が設けられている。そのブラケット３２のねじ挿通孔３３に挿通された固定ねじ３４が、第１のハウジング２３のねじ孔にねじ込まれることにより、モータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とが一体に固定されている。上記のねじ挿通孔３３は、モータハウジング本体２６の周方向に延びる長孔に形成されているので、第１のハウジング２３に対して、モータハウジング本体２６の周方向位置を調整可能となっている。

また、ＥＣＵ１２を収容するためのハウジングＨを構成する第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は、固定ねじ９１を用いて互いに固定されている。
ギヤハウジング２２の従動ギヤ収容ハウジング２８には、トルクセンサ１１が収容された筒状のセンサハウジング３５が連結されており、従動ギヤ収容ハウジング２８およびセンサハウジング３５は、固定ねじ３６を用いて互いに固定されている。ステアリングシャフト６が、筒状の従動ギヤ収容ハウジング２８およびセンサハウジング３５内に挿通されている。

図４を参照して、電動モータ１８のモータハウジング２５である第１のハウジング２３とこの第１のハウジング２３に接触する第２のハウジング２４とによって、制御装置としてのＥＣＵ１２を収容する収容室１００が形成されている。第１のハウジング２３および第２のハウジング２４の互いの端面８８ａ，９８が突き合わされており、両端面８８ａ，９８間が環状のシール部材９５によって封止されている。

シール部材９５は、図６に示すように、第１および第２のハウジング２３，２４の何れか一方、例えば第２のハウジング２４の端面９８に形成された環状溝９９に収容され、他方の、例えば第１のハウジング２３の端面（フランジ８８の端面８８ａに相当）に接触している。シール部材９５としては、例えばＯリングを用いることができる。
再び図４を参照して、第１のハウジング２３は、収容室１００の一部を区画する第１の内壁面１０１を含み、第２のハウジング２４は収容室１００の一部を区画する第２の内壁面１０２を含み、これら第１の内壁面１０１および第２の内壁面１０２は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に対向している。第１のハウジング２３内には、第１の内壁面１０１および外周壁９２によって区画される円環状の第１の空間２０１が区画されている。第２のハウジング２４内には、第２の内壁面１０２、および第２の内壁面１０２の外周部から延びて第２のハウジング２４の端面９８に連なる断面矩形形状（環状）の延伸部２０３によって、第２の空間２０２が区画されている。収容室１００は、これら第１および第２の空間２０１，２０２を含んでいる。

第１のハウジング２３の外周壁９２の外周面は、第２のハウジング２４の延伸部２０３の先端の断面矩形状をなす内周面に嵌め合わされている。
また、第２のハウジング２４の第２の内壁面１０２は、環状平面により構成されており、その環状平面は、電動モータ１８の回転軸３７の中心軸線Ｃ１または上記中心軸線Ｃ１の延長線Ｃ２（通例、ウォーム軸２０の中心軸線Ｃ３に一致）とは直交し且つ上記中心軸線Ｃ１または上記延長線Ｃ２の回りを取り囲んでいる。

第２の内壁面１０２のなす環状平面の延長面Ｐ１が、ステアリングシャフト６を取り囲む筒状部としての従動ギヤ収容ハウジング２８の外周面２８ａの主要部のなす円筒面Ｐ２と図４のように交差するか、または接する状態にある。具体的には、従動ギヤ収容ハウジング２８は、ステアリングシャフト６が嵌合するウォームホイール２１を取り囲んでいる。

また、制御装置としてのＥＣＵ１２は、回転軸３７の中心軸線Ｃ１または延長線Ｃ２の回りに配置されている。
電動モータ１８の回転軸３７およびウォーム軸２０が同軸上に並べて配置されており、回転軸３７およびウォーム軸２０は、単一の部材で一体に形成された一体軸２０４を構成している。一体軸２０４は、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６から駆動ギヤ収容孔４２にかけて延びている。一体軸２０４の一端側にウォーム軸２０が配置されており、他端側に回転軸３７が配置されている。ウォーム軸２０は、第２の端部２０ｂ、ウォーム４０、第１の端部２０ａの順に外径が大きくされている。一体軸２０４の中間部には、ウォーム軸２０と回転軸３７とを連結する連結部２０５が設けられている。連結部２０５は、鼓形形状をなしており、軸方向Ｘ１に関する中央に進むに従い連続的に直径が小さくなっている。

この連結部２０５は、挿通部２０６と、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１（以下、単に軸方向Ｘ１ともいう。）に関して挿通部２０６を両側から挟む一対の部分２０７，２０８とを含む。挿通部２０６は、後述する制御基板７９の挿通孔２０９を挿通する部分であり、連結部２０５のうち軸方向Ｘ１に関する中央に配置されている。すなわち、挿通部２０６は、連結部２０５のうちの最も直径の小さい部分を含んでいる。一対の部分２０７，２０８は、挿通部２０６に隣接して配置されており、挿通部２０６と比べて大径に形成されている。ウォーム軸２０の第１の端部２０ａに連なる一方の部分２０７の最大径は、相対的に大きくされ、回転軸３７の第１の端部３７ａに連なる他方の部分２０８の最大径は、相対的に小さくされている。

回転軸３７の第１の端部３７ａは、連結部２０５の他方の部分２０８に隣接して設けられており、この他方の部分２０８の最大径と比べて小径に形成された円筒面を含んでいる。回転軸３７の第２の端部３７ｂは、第１の端部３７ａと比べて小径に形成された円筒面を含んでいる。回転軸３７の中間部は、第２の端部３７ｂと直径が略等しい。
一体軸２０４のうち、回転軸３７が、モータハウジング本体２６および第１のハウジング２３に収容されており、連結部２０５が、第１のハウジング２３および第２のハウジング２４に収容されており、ウォーム軸２０が、ギヤハウジング２２に収容されている。

ウォーム軸２０は、ギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容ハウジング２７の駆動ギヤ収容孔４２に収容されている。ウォーム軸２０は第１の端部２０ａおよび第２の端部２０ｂを有しており、ウォーム軸２０の軸方向の中間部にウォーム４０が形成されている。
ウォーム軸２０の第１の端部２０ａは、駆動ギヤ収容孔４２の一端（電動モータ１８側の端部）の内周のシール部材保持孔４４に保持されたシール部材４５に取り囲まれている。シール部材４５は、環状の弾性部材を用いて形成された一体成形品であり、外周部がシール部材保持孔４４に液密的に嵌合しているとともに、内周部がウォーム軸２０の第１の端部２０ａに液密的に嵌合している。これにより、ウォーム軸２０の第１の端部２０ａとこれに対向するシール部材保持孔４４との間が封止されており、ギヤハウジング２２内のグリース等の潤滑剤が、収容室１００側へ漏れ出ることがない。ウォーム軸２０の第２の端部２０ｂは、駆動ギヤ収容孔４２の他端の内周の軸受保持部４６に付勢部材２１０を介して保持された第２の軸受４７によって、回転可能に支持されている。

軸受保持部４６は、ウォームホイール２１の径方向のうちウォーム軸２０と直交する方向Ｄ１に延びる長孔に形成されており、軸受保持部４６のうちこの方向Ｄ１に関する反ウォームホイール側に付勢手段としての付勢部材２１０が配置されている。
付勢部材２１０は、例えば、ばねやゴムなどの弾性部材を用いて形成されており、軸受保持部４６と第２の軸受４７の外輪との間で圧縮されることで、付勢力としての弾性反発力を生じている。この弾性反発力によって、第２の軸受４７およびウォーム軸２０の第２の端部２０ｂがウォームホイール２１側に付勢され、ウォーム４０とウォームホイール２１との間の噛み合いガタが詰められる。これにより、両者の噛み合い音（ラトル音）が抑制される。

第２の軸受４７は、内輪５３と、外輪５４と、内輪５３および外輪５４の間に介在する複数の転動体５５とを有する転がり軸受からなる。内輪５３は、ウォーム軸２０の第２の端部２０ｂに同行回転可能に保持されている。内輪５３の一方の端面は、ウォーム軸２０の外周に設けられた位置決め段部に当接している。これにより、ウォーム軸２０に対する内輪５３の軸方向移動（シール部材４５側への移動）が規制されている。

駆動ギヤ収容孔４２の軸受保持部４６に隣接する、駆動ギヤ収容孔４２の入口部に、ねじ部５６が形成されており、そのねじ部５６に、第２の軸受４７および第４の軸受７６に一括して予圧を付与するための予圧付与部材５７がねじ込まれている。予圧付与部材５７は、円板状の本体５８を有しており、本体５８の外周には、上記ねじ部５６に螺合するねじ部５９が形成されている。また、本体５８の一方の端面に、第２の軸受４７の外輪５４の一方の端面を押圧する環状凸部６０が形成されている。

本体５８の他方の端面には、当該予圧付与部材５７を回動操作するための工具を係合する、例えば断面多角形形状の工具係合孔６１が形成されている。また、本体５８のねじ部５９に螺合されたロックナット１６２によって、予圧付与部材５７が止定されるようになっている。
環状凸部６０の外周面に形成された周溝にＯリング等のシール部材２１１が収容されている。このシール部材２１１は、環状凸部６０の外周面と、この外周面に対向するギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容孔４２の他端の内周面との間を液密的に封止している。

本実施形態では、電動モータ１８としてブラシレスモータが用いられている。電動モータ１８は、上記モータハウジング２５と、このモータハウジング２５内に収容されたロータ６４およびステータ６５を含む。
ロータ６４は、回転軸３７の外周に同行回転可能に取り付けられた環状のロータコア（図示せず）と、ロータコアの外周に同行回転可能に取り付けられた例えば環状の永久磁石からなるロータマグネット（図示せず）とを有している。ロータマグネットには、複数の磁極が周方向に並べて配置されている。これらの磁極は、ロータ６４の周方向に関して、Ｎ極およびＳ極が交互に入れ替わるようにされている。

ステータ６５は、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６の内周に固定されている。ステータ６５は、モータハウジング本体２６の内周に固定されたステータコア（図示せず）と、複数のコイル（図示せず）とを含む。ステータコアは、ステータコアの環状のヨークと、このヨークの内周から径方向内方へ突出する複数のティースとを含む。各コイルは対応するティースに巻回されている。

また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とにより区画されるモータ室７０内には、環状またはＣ形形状をなすバスバー７１が収容されている。各ティースに巻回された上記コイルは、バスバー７１と接続されている。バスバー７１は、各上記コイルと電流印加線との接続部に用いられ導電接続材であり、各上記コイルに、図示しない電力供給源からの電力を配電するための配電部材として機能する。

また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とにより区画されるモータ室７０内には、ロータ６４の回転位置を検出するための回転位置検出装置７２が収容されている。回転位置検出装置７２は、第１のハウジング２３に固定されたステータ７３と、回転軸３７とは同行回転可能に取り付けられたロータ７４とを有している。回転位置検出装置７２としては、例えばレゾルバを用いることができる。また、ホール素子を用いることもできる。

回転位置検出装置７２は、電動モータ１８のロータ６４と、第２のハウジング２４との間に配置されていればよい。したがって、本実施の形態のように、モータ室７０内に配置されていてもよいし、ＥＣＵ１２の収容室１００を区画する第１のハウジング２３の中央に設けられた後述する筒状部８９内に配置されていてもよい。
また、図４を参照して、回転軸３７は、第１のハウジング２３によって保持された第４の軸受７６およびモータハウジング本体２６によって保持された第３の軸受７５によって、回転可能に支持されている。第３および第４の軸受７５，７６は、何れも公知のシール軸受により構成されている。

具体的には、転動体の軸方向Ｘ１の両側方において、内輪と外輪の間を密封するシール部材６２を備えており、そのシール部材６２は、内輪または外輪の何れか一方に固定される。また、シール部材６２は他方に摺接するリップを有している。
第３の軸受７５の内輪２１２は、回転軸３７の第２の端部３７ｂに同行回転可能に嵌合している。第３の軸受７５の外輪２１３は、モータハウジング本体２６の底壁３０の中央を窪ませてなる環状の軸受保持孔２１４に保持されている。

上記の構成により、一体軸２０４を収容するハウジングとしてのギヤハウジング２２、ハウジングＨおよびモータハウジング２５は、対応する第２の軸受４７、第４の軸受７６および第３の軸受７５を介して、一体軸２０４を３点支持している。
ＥＣＵ１２の収容室１００を区画するハウジングＨの一部である第１のハウジング２３は、収容室１００とモータ室７０とを仕切る仕切り壁７７を底壁として含んでいる。この仕切り壁７７に、上記第１の内壁面１０１が設けられている。仕切り壁７７の外周の近傍からモータハウジング本体２６側に向かって筒状突起１０４が延びており、その筒状突起１０４の外周に、モータハウジング本体２６の一端が嵌合されている。

また、仕切り壁７７は、上記の第４の軸受７６の外輪を保持するための保持孔１０５を有している。
また、仕切り壁７７から第２のハウジング２４側に向けて延びる筒状部８９が形成されている。筒状部８９は上記の保持孔１０５とは同軸的に形成されている。筒状部８９内の内周には、上記の第４の軸受７６の外輪が保持されている。筒状部８９の一端には、径方向内方に延びる環状フランジ１０７が延設されており、第４の軸受７６の外輪の一端が環状フランジ１０７に当接している。また、筒状部８９の先端部の内周面のねじ孔に螺合するナット等の環状の規制部材２１５に、第４の軸受７６の外輪の他端が当接している。これにより、筒状部８９に対する第４の軸受７６の外輪の軸方向移動が規制されている。

一方、第４の軸受７６の内輪は、回転軸３７の外周に形成された環状の位置決め段部２１７と、回転軸３７の外周に形成された環状溝に保持された止め輪２１６との間に挟持されており、これにより、回転軸３７に対する第４の軸受７６の内輪の軸方向移動が規制されている。
予圧付与部材５７の付勢力は、第２の軸受４７の外輪５４から転動体５５を介して内輪５３に伝わり、この内輪５３からウォーム軸２０に伝わる。ウォーム軸２０に伝わった付勢力は、回転軸３７の環状の段部２１７から第４の軸受７６の内輪に伝わり、さらに第４の軸受７６の転動体および外輪に伝わり、外輪が筒状部８９の環状フランジ１０７に受けられる。これにより、第２および第４軸受４７，７６のそれぞれに予圧が付与される。

収容室１００には、ＥＣＵ１２の一部を構成するパワー基板７８および制御基板７９が収容され保持されている。パワー基板７８には、電動モータ１８を駆動するためのパワー回路の少なくとも一部（例えばＦＥＴなどのスイッチング素子）が実装されている。上記の各コイルと接続されたバスバー７１は、第１のハウジング２３の上記仕切り壁７７を挿通して収容室１００内に進入するバスバー端子８０を介して、パワー基板７８に接続されている。

また、回転位置検出装置７２が、第１のハウジング２３の仕切り壁７７を挿通して収容室１００内に進入するバスバー端子８１を介して、制御基板７９に接続されている。
収容室１００内において、パワー回路が実装されたパワー基板７８は、第１の内壁面１０１および第２の内壁面１０２のうち第１の内壁面１０１に相対的に近接して配置されている。すなわち、上記の仕切り壁７７は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関しての厚みｔ１が相対的に厚い厚肉部７７ａと相対的に薄い薄肉部７７ｂとを含んでいる。厚肉部７７ａは、収容室１００内に突出するように設けられている。

上記のパワー基板７８は、厚肉部７７ａにおける第１の内壁面１０１に近接して或いは本実施の形態のように接触して配置されている。具体的には、第１の内壁面１０１において、厚肉部７７ａの部分が、パワー基板７８を受ける座部１０３となっている。
本実施の形態では、パワー基板７８は厚肉部７７ａにおける第１の内壁面１０１に対して熱伝導可能に接触しており、上記の厚肉部７７ａは、パワー基板７８の熱を逃がすためのヒートシンクとして機能している。

図４と、分解斜視図である図５とを参照して、制御基板７９は、Ｕ字形形状（コ字形形状）をなして回転軸３７の周囲に配置されている。制御基板７９には、一体軸２０４の挿通部２０６を挿通させるための挿通孔２０９が貫通形成されている。この挿通孔２０９は、制御基板７９の平面方向の中央部に形成された主部２０９ａと、主部２０９ａから延び、制御基板７９のうち矩形状をなす外周縁部の１つの縁部２１８に開放するスリット２０９ｂとを有している。主部２０９ａに、一体軸２０４の挿通部２０６が配置される。一体軸２０４の挿通部２０６を主部２０９ａに挿通する際には、挿通部２０６をスリット２０９ｂから制御基板７９内に挿通して主部２０９ａに到達することができる。

制御基板７９は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、第２のハウジング２４の第２の内壁面１０２とパワー基板７８との間に配置されている。パワー基板７８および制御基板７９は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して所定の間隔を隔てて配置されている。
収容室１００内において、第１のハウジング２３の仕切り壁７７の薄肉部７７ｂと制御基板７９との間に形成される収容空間Ｓ１は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、十分な高さを有している。図４では図示していないが、この収容空間Ｓ１には、図５に示すコンデンサ８５やリレー８６等の背の高い部品が収容されており、収容室１００内の空間の有効利用が図られている。

次いで、図５を参照して、上記のパワー基板７８には、電動モータ１８を駆動するためのパワー回路８２が実装されている。パワー基板７８に実装されるパワー回路８２には、発熱要素としての複数のＦＥＴ８３（電解効果型トランジスタ）が含まれている。パワー基板７８は、片面に回路が実装された多層基板からなり、その多層基板は、ヒートシンクとしての厚肉部７７ａに対して面接触する例えばアルミニウム板からなる高熱伝導板（図示せず）を含んでいる。

また、上記の制御基板７９には、パワー回路８２を制御する制御回路８４が実装されている。その制御回路８４には、パワー回路８２の各ＦＥＴ８３を制御するドライバと、このドライバを制御するＣＰＵとが含まれている。また、ＥＣＵ１２は、電動モータ１８に流れる電流のリップルを除去するための複数のコンデンサ８５や、必要に応じて電動モータ１８に流れる電流を遮断するためのリレー８６、その他の非発熱要素を有している。非発熱要素としてのコンデンサ８５およびリレー８６等は、図示しない環状の合成樹脂製のホルダによって支持されたサブアセンブリを構成しており、第１のハウジング２３に対して一括して取り付け操作が行えるようになっている。

第１のハウジング２３は、一端が開放した概ね四角箱型の部材である。具体的には、第１のハウジング２３は、一端が開放した概ね四角箱型の本体８７を備えている。本体８７は、概ね四角環状をなす外周壁９２と、外周壁９２から径方向外方に向けて張り出した四角環状のフランジ８８と、底壁としての上記仕切り壁７７とを有している。
収容室１００内において、仕切り壁７７の中央部には、本体８７の開放側（第２のハウジング２４側）に向かって延びる筒状部８９が形成されている。外周壁９２は、仕切り壁７７の外周縁から延設されており、筒状部８９を取り囲んでいる。本体８７および筒状部８９は、単一の部材で一体に形成されている。

フランジ８８の端面８８ａ（図５では、上面）は、平面にされている。この端面８８ａに上記のシール部材９５が接触することになる。また、フランジ８８には、外周壁９２を挟むように配置された一対のねじ挿通孔９７（図５では、一方のねじ挿通孔９７のみ図示）が、フランジ８８を貫通して形成されている。各ねじ挿通孔９７には、第１および第２のハウジング２３，２４を締結するための上記の固定ねじ９１が挿通される。

四角環状をなす外周壁９２は、４つの側壁１１１〜１１４を有しており、対向する一対の側壁１１４，１１２を挟むようにして、上記ねじ挿通孔９７が設けられている。また、上記ヒートシンクとして機能する、仕切り壁７７の厚肉部７７ａは、１つの側壁１１１の内面に連続して形成されている。
第１の内壁面１０１のうち、厚肉部７７ａにおける部分が、パワー基板７８を受ける座部１０３を構成している。座部１０３は、発熱要素としてのＦＥＴ８３を有するパワー基板７８に、熱伝導可能に接触している。発熱要素の熱は、パワー基板７８から、ヒートシンクを構成する厚肉部７７ａ等を介して、第２のハウジング２４とは一体のギヤハウジング２２側へ逃がされる。

図４および図５を参照して、第１のハウジング２３は、外周壁９２の内側近傍に配置された複数（例えば、２つ）の制御基板取付部２１９，２２０を含んでいる。この制御基板取付部２１９，２２０は、外周壁９２の角部近傍に配置されており、例えば、第２の側壁１１２と第３の側壁１１３との境界近傍に配置されているとともに、第４の側壁１１４と第１の側壁１１１との境界近傍に配置されている。

各制御基板取付部２１９，２２０は、軸方向Ｘ１に沿って延びており、先端部が第２の空間２０２内に配置されている。各制御基板取付部２１９，２２０には、制御基板７９の対応する角部がそれぞれ、固定ねじ２２１を用いて固定されている。これにより、第２の空間２０２内に制御基板７９が配置されている。
本実施の形態によれば、駆動側部材としてのウォーム軸２０および電動モータ１８の回転軸３７を、単一の部材で一体に形成していることにより、これらを互いに連結するためのカップリングを別途設ける必要がないので、小型化および軽量化を達成できる。また、制御回路を、一体軸２０４の軸方向に関して一体軸２０４と重ねて配置でき、更なる小型化を達成できる。

また、ギヤハウジング２２、ハウジングＨおよびモータハウジング２５が、対応する第２、第４および第３の軸受４７，７６，７５を介して、一体軸２０４を３点支持している。したがって、ウォーム軸２０および電動モータ１８の回転軸３７のそれぞれを両端支持する４点支持の構成と比べて、一体軸２０４を支持する箇所を少なくでき、更なる小型化と、各ハウジング２２，Ｈ，２５内のレイアウトの自由度の向上を達成できる。

さらに、ウォーム軸２０の第１の端部２０ａおよびギヤハウジング２２のシール部材保持孔４４の間に、両者の間を封止するシール部材４５を介装している。これにより、ギヤハウジング２２内の潤滑剤が収容室１００側に流れることを防止できる。
また、付勢部材２１０によってウォーム軸２０をウォームホイール２１側へ付勢していることにより、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との互いの噛み合い部間のガタを詰めることができ、駆動騒音の原因となるがたつき音（ラトル音）が生じることを防止できる。

さらに、一体軸２０４の連結部２０５のうち挿通部２０６を、一対の部分２０７，２０８よりも小径に形成している。この小径の挿通部２０６に制御基板７９が挿通されていることから、制御基板７９の挿通孔を可及的に小さくして制御基板７９の実装面積をより多く確保できる。しかも、制御基板７９を外側に大きくする必要がない。
また、制御基板７９は、スリット２０９ｂが形成されたＵ字形形状をなしていることにより、制御基板７９の１つの縁部２１８から挿通部２０６を制御基板７９の内側に挿通することで、制御基板７９の側方から挿通部２０６を挿通できる。

さらに、ウォーム軸２０は、第２の端部２０ｂ、ウォーム４０、第１の端部２０ａの順に外径が大きくされている。これにより、電動パワーステアリング装置１を以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、電動モータ１８のモータハウジング本体２６および第１のハウジング２３が互いに組みつけられ、これらモータハウジング本体２６および第１のハウジング２３内に回転軸３７および制御基板７９等が組み付けられたサブアッセンブリを用意する。そして、このサブアッセンブリの一体軸２０４を、ギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容孔４２内に挿入することで、第２のハウジング２４と第１のハウジング２３とを互いに結合する。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、図７に示すように、軸方向Ｘ１に関して、回転軸３７側からウォーム軸２０の一端部２０ａＡにかけて、一体軸２０４Ａの直径が段階的に大きくなるようにされていてもよい。なお、以下では、上記実施形態と異なる点について主に説明し、同様の構成については図に同様の符号を付してその説明を省略する。

具体的には、連結部２０５Ａが、回転軸３７の第１の端部３７ａよりも大径の円筒面に形成されている。また、ウォーム軸２０の第１の端部２０ａＡは、連結部２０５Ａと直径が概ね同じにされている。ウォーム４０は、第１の端部２０ａＡよりも大径に形成されている。
この場合、電動パワーステアリング装置を以下のようにして製造できる。すなわち、まず、ウォーム軸２０をギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容孔４２内に組み込むとともに、ウォーム軸２０の第１の端部２０ａＡにシール部材４５が取り付けられ、且つ、第２の端部２０ｂ側に第２の軸受４７や予圧付与部材５７が取り付けられたサブアッセンブリを用意する。そして、このサブアッセンブリの一体軸２０４Ａに、制御基板７９や第４の軸受７６等が組み付けられた第１のハウジング２３を挿通して第１のハウジング２３を第２のハウジング２４に固定し、次いで、回転位置検出装置７２のロータ７４や電動モータ１８のロータ６４等を回転軸３７に固定し、その後、モータハウジング本体２６を第１のハウジング２３に固定する。

また、各上記実施の形態において、第４の軸受７６の配置を、シール部材４５の近傍に変更し、第４の軸受７６がギヤハウジング２２によって保持されるようにしてもよい。
上述の実施形態では、いわゆるコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明が適用された例について説明したが、これに限らず、いわゆるピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置や、いわゆるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置等、他の形式のパワーステアリング装置に、本発明を適用してもよい。

また、上述の実施形態では、電動モータの出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置に本発明が適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。

また、上述の実施形態では、電動モータ１８として、ブラシレスモータを用いる例について説明したが、これに限らず、ブラシレスモータ以外のモータを、電動モータ１８として用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 操舵補助機構の概略斜視図である。 操舵補助機構を図２とは別角度からみた、操舵補助機構の概略斜視図である。 電動モータの軸方向に沿って切断された、操舵補助機構の図解的な断面図である。 第１のハウジングおよびこれに収容されるＥＣＵの部品の分解斜視図である。 図４の要部の拡大図である。 本発明の別の実施の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図解的な断面図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、４…転舵機構、１８…電動モータ、１９…減速機構（伝達機構）、２０…ウォーム軸（駆動側部材）、２０ａ，２０ａＡ…第１の端部（ウォーム軸の電動モータ側の端部）、２１…ウォームウホイール（従動側部材）、２２…ギヤハウジング（一体軸を収容するハウジングの一部）、２５…モータハウジング（一体軸を収容するハウジングの一部）、３７…回転軸、４５…シール部材、７９…制御基板、８４…制御回路、２０４，２０４Ａ…一体軸、２０５，２０５Ａ…連結部、２０６…挿通部、２０７，２０８…一対の部分、２０９…挿通孔、２０９ｂ…スリット、２１０…付勢部材（付勢手段）、２１８…縁部、Ｈ…ハウジング（一体軸を収容するハウジングの一部）。

Claims (4)

1. 電動モータと、電動モータの動力を転舵機構に伝達する伝達機構と、電動モータの駆動を制御する制御回路とを備え、
   上記伝達機構は、駆動側部材および駆動側部材により駆動される従動側部材を含み、
   上記駆動側部材および電動モータの回転軸が単一の部材で一体に形成された一体軸を構成しており、
   上記制御回路は、上記一体軸の回りに配置されており、
   上記一体軸を収容するハウジングを備え、上記一体軸は上記ハウジングによって３点支持されており、
   前記駆動側部材はウォーム軸を含み、上記ハウジングの一部はウォーム軸を収容するギヤハウジングを含み、
   ウォーム軸の電動モータ側の端部およびギヤハウジングの間に、両者の間を封止するシール部材が介装されている車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記駆動側部材を従動側部材へ付勢する付勢手段を備える車両用操舵装置。
3. 電動モータと、電動モータの動力を転舵機構に伝達する伝達機構と、電動モータの駆動を制御する制御回路とを備え、
   上記伝達機構は、駆動側部材および駆動側部材により駆動される従動側部材を含み、
   上記駆動側部材および電動モータの回転軸が単一の部材で一体に形成された一体軸を構成しており、
   上記制御回路は、上記一体軸の回りに配置されており、
   上記制御回路が実装された制御基板を備え、この制御基板は上記一体軸を挿通させるための挿通孔を有し、
   上記一体軸は、上記制御基板の挿通孔に挿通された挿通部と、挿通部を挟んだ両側に隣接して配置された一対の部分とを含み、
   上記挿通部は、上記一対の部分よりも小径に形成されている車両用操舵装置。
4. 請求項３において、上記挿通孔は、制御基板の縁部に開放するスリットを含む車両用操舵装置。

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