JP5613598B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関するものである。

ドライバーが行うハンドル操作をアシストするパワーステアリング装置として、電動モータの回転力を利用してハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。

特許文献１には、制御基板やパワー素子用基板が電動モータと一体に設けられたモータユニットを備える電動パワーステアリング装置が開示されている。

特開２０１１−３１７５５号公報

ところで、制御基板が一体に設けられた制御基板一体型の電動モータを用いる場合、ケーシングに電動モータを取り付ける際に、配線を外部に取り出すためのコネクタと制御基板とを結線する必要がある。そのため、制御基板とコネクタとを結線するための作業穴を、ケーシングに設ける場合がある。ケーシングに作業穴を設けた場合には、作業穴に蓋部材を取り付けて閉塞する必要がある。

本発明は、制御部一体型の電動モータを用いた場合にコネクタ結線用の作業穴を閉塞する蓋部材を確実に取り付けることを目的とする。

本発明は、回転を制御する制御部が内蔵される電動モータと、前記電動モータの回転を操舵軸に伝達する伝達機構と、を備え、前記伝達機構を介して伝達される前記電動モータの回転力によって操舵輪の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、前記制御部からの配線を外部に引き出すコネクタと、前記コネクタ及び前記電動モータが取り付けられ、前記電動モータの出力軸が挿通する貫通穴、及び前記貫通穴の外周に沿って部分的に形成され前記制御部と前記コネクタとの結線作業に供される作業穴を有する第一ケーシングと、前記作業穴を閉塞する蓋部材と、前記伝達機構を収装して前記第一ケーシングに固定される第二ケーシングと、を備え、前記第一ケーシングは、前記電動モータが取付可能なように開口するモータ取付部を有し、前記第二ケーシングは、前記第一ケーシングに固定された状態で前記蓋部材を覆うカバー部を有し、前記貫通穴及び前記作業穴は、前記モータ取付部の反対側に形成されることを特徴とする。

本発明では、電動モータの制御部とコネクタとの結線に供される作業穴を閉塞する蓋部材は、第二ケーシングが第一ケーシングに固定された状態では、第二ケーシングのカバー部によって覆われる。したがって、コネクタ結線用の作業穴を閉塞する蓋部材を確実に取り付けることができる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の正面図である。 図１における背面図である。 電動パワーステアリング装置におけるアシストユニットの正面図である。 図３における底面図である。 図３における右側面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の全体構成について説明する。

電動パワーステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバーが行うハンドル操作をアシストするものである。

電動パワーステアリング装置１００は、ドライバのハンドル操作によるトルクが入力される操舵入力軸１と、トーションバー（図示省略）を介して操舵入力軸１と同軸に連結され車輪に連係する操舵出力軸（図示省略）と、トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ２と、トルクセンサ２の出力に応じたアシスト力を操舵出力軸に付与するアシストユニット１０とを備える。

操舵入力軸１は、一端が運転席のステアリングホイール（図示省略）に連結される筒状のシャフトである。操舵入力軸１における他端の内周には、トルクを検出するためのトーションバーが嵌挿される。

トーションバーは、一端が操舵入力軸１に固定され、操舵入力軸１と同期回転する。トーションバーの他端は、操舵出力軸の一端に圧入される。これにより、操舵出力軸は、トーションバーを介して操舵入力軸１と連結され、操舵入力軸１と操舵出力軸とは、トーションバーのねじれ分だけ相対回転することとなる。

ドライバのハンドル操作によるトルクは、操舵入力軸１に入力されると、トーションバーを介して操舵出力軸に伝達される。このとき、トルクセンサ２は、トーションバーのねじり量によって、トーションバーに作用しているトルクを検出する。

操舵出力軸の外周には、車両に固定されるラックケーシング３内に軸方向に移動可能に収装されるラックシャフト（図示省略）と噛合するステアリングピニオン（図示省略）が設けられる。これにより、操舵出力軸が回転すると、ラックシャフトが軸方向に移動し、ラックシャフトにタイロッド（図示省略）を介して連結された操舵輪が操舵される。

操舵出力軸の他端における外周には、後述するウォーム減速機３０のウォームホイール３２が固定される。これにより、操舵出力軸は、ウォームホイール３２と一体に回転することとなる。

トルクセンサ２は、トーションバーのねじれ量を磁界の変化によって検出する非接触型のセンサである。この他にも、トルクセンサ２は、ポテンショメータを用いたセンサなど、接触型のセンサであってもよい。トルクセンサ２は、検出されたトルクに対応する信号を出力するコネクタ２ａを備える。

次に、図３から図６を参照して、アシストユニット１０について説明する。

アシストユニット１０は、トルクセンサ２の出力に応じて作動する電動モータ２０と、電動モータ２０の回転力を減速及び増幅して操舵出力軸に伝達する伝達機構としてのウォーム減速機３０と、電動モータ２０に内蔵されるＥＣＵ２１からの配線を外部に引き出すコネクタ２５とを備える。アシストユニット１０は、ウォーム減速機３０を介して伝達される電動モータ２０の回転力によって操舵輪の操舵をアシストする。

また、アシストユニット１０は、コネクタ２５及び電動モータ２０が取り付けられＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線作業に供される作業穴４１を有する第一ケーシング４０と、作業穴４１を閉塞する蓋部材４５と、ウォーム減速機３０を収装して第一ケーシング４０に固定される第二ケーシング５０とを備える。

電動モータ２０は、車両の電源装置（図示省略）から供給される電気によって駆動され、ドライバのハンドル操作をアシストする回転力を発生する。電動モータ２０の回転力は、その出力軸からウォーム減速機３０に伝達される。

電動モータ２０には、その回転を制御する制御部としてのＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御装置）２１が内蔵される。

ＥＣＵ２１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって、電動パワーステアリング装置１００の制御が実現される。ＥＣＵ２１は、トルクセンサ２と電気的に接続される。ＥＣＵ２１は、トルクセンサ２にて検出されたトルクに応じて、電動モータ２０の出力を制御する。

コネクタ２５は、ＥＣＵ２１からの配線を外部に引き出すための端子である。コネクタ２５には、電源装置と電気的に接続される動力線（図示省略）と、トルクセンサ２のコネクタ２ａと電気的に接続される信号線（図示省略）とが接続される。これにより、ＥＣＵ２１には、電力が供給されるとともに、トルクセンサ２からの信号が入力される。

ウォーム減速機３０は、電動モータ２０の回転を、操舵出力軸を介して操舵軸に伝達するものである。ウォーム減速機３０は、電動モータ２０の出力軸と一体に回転するウォーム３１と、ウォーム３１と噛合し、回転方向を変換して出力するウォームホイール３２とを備える。

ウォーム３１は、電動モータ２０の出力軸と同軸に配設されるねじ歯車である。ウォーム３１の基端は、電動モータ２０の出力軸に固定される。ウォーム３１の自由端は、ベアリング（図示省略）を介して第二ケーシング５０に支持される。

ウォームホイール３２は、ウォーム３１と中心軸が交差し、所定の軸間距離となるように設けられるはす歯歯車である。ウォーム３１に伝達された駆動力は、ウォームホイール３２にて回転方向が変換されて出力される。ウォームホイール３２は、内周に操舵出力軸が圧入されて一体に回転する。これにより、電動モータ２０の回転力を、ウォーム減速機３０を介して操舵出力軸に伝達して、ドライバのハンドル操作をアシストすることが可能となる。

第一ケーシング４０は、軸方向両端部が開口した略円筒状に形成される。第一ケーシング４０は、電動モータ２０が取り付け可能なように開口するモータ取付部４２と、モータ取付部４２と同方向に開口してコネクタ２５が取り付けられるコネクタ取付部４３と、内装されるＥＣＵ２１からの発熱を放熱するためのヒートシンク部４４と、モータ取付部４２及びコネクタ取付部４３の反対側に形成される作業穴４１とを有する。

モータ取付部４２は、第一ケーシング４０の軸方向に凹状に形成される。モータ取付部４２は、電動モータ２０に対応した形状に形成される。モータ取付部４２には、電動モータ２０が取り付けられ、ビス２０ａ（図４参照）が締結されて固定される。

モータ取付部４２には、電動モータ２０の出力軸が挿通する貫通穴が、第一ケーシング４０を軸方向に貫通して形成される。

コネクタ取付部４３は、モータ取付部４２が形成される面と同一面における外周に凹状に形成される。コネクタ取付部４３には、コネクタ２５が取り付けられ、ビス２５ａ（図４参照）が締結されて固定される。

コネクタ取付部４３は、第一ケーシング４０の内部でモータ取付部４２と連通する。これにより、電動モータ２０のＥＣＵ２１とコネクタ２５とを結線することが可能となる。

ヒートシンク部４４は、第一ケーシング４０における作業穴４１が形成される側の端部に形成される。ヒートシンク部４４は、放熱性の高い材質で形成される。ヒートシンク部４４における第二ケーシング５０に臨む端面には、電動モータ２０の出力軸が挿通する貫通穴とともに作業穴４１が形成される。ヒートシンク部４４を形成せずに、第一ケーシング４０を、ヒートシンク部４４を含めた一体の形状としてもよい。

作業穴４１は、電動モータ２０の出力軸が挿通する貫通穴の外周に沿って円弧状に形成される穴である。作業穴４１は、第一ケーシング４０を軸方向に貫通して形成され、コネクタ取付部４３に連通する。作業穴４１は、作業者が工具を挿入して電動モータ２０のＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線作業をするための穴である。作業穴４１は、第二ケーシング５０に臨んで開口する。なお、ＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線作業を、作業者が手作業で行うのではなく、設備を用いて自動的に行ってもよい。

作業穴４１は、ＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線作業を行うためだけに設けられる。よって、作業穴４１は、ＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線が完了した後には、蓋部材４５が取り付けられて閉塞される。

蓋部材４５は、作業穴４１と同じ曲率の円弧状に形成されるプレートである。蓋部材４５は、一対のビス４６によって周方向の両端が締結され、第一ケーシング４０に固定される。蓋部材４５は、作業穴４１の開口面積と比較して大きく形成され、第一ケーシング４０に取り付けられた状態では、作業穴４１を完全に閉塞する。

第二ケーシング５０は、ウォーム減速機３０を収装する伝達機構収装部５１と、ボルト５０ａによって第一ケーシング４０に締結される複数の締結部５２と、第一ケーシング４０に固定された状態で蓋部材４５を覆うカバー部５５とを有する。

伝達機構収装部５１は、ウォーム減速機３０に応じた形状に形成され、ウォーム減速機３０を収装する。伝達機構収装部５１は、第一ケーシング４０に臨む端面が、電動モータ２０の出力軸が挿通可能なように開口して形成される。

締結部５２は、第二ケーシング５０における第一ケーシング４０に臨む端部に形成される。締結部５２は、伝達機構収装部５１から外周に出っ張って形成される。締結部５２は、第二ケーシング５０と第一ケーシング４０とを締結するボルト５０ａが挿通する貫通穴が形成される略円筒状のボスである。締結部５２は、伝達機構収装部５１の外周における三箇所に形成される。

締結部５２は、第二ケーシング５０が第一ケーシング４０に取り付けられた状態では、その端面がヒートシンク部４４に当接する。よって、ＥＣＵ２１からの発熱は、ヒートシンク部４４を介して締結部５２に伝達される。

締結部５２は、二箇所以上に形成されれば第一ケーシング４０と第二ケーシング５０とを、締結されるボルト５０ａによって固定することができる。よって、締結部５２は、三箇所に限らず、複数個所であれば何箇所であってもよい。

カバー部５５は、三箇所の締結部５２のうち一箇所に、蓋部材４５を跨ぐように形成されるアームである。カバー部５５を、一箇所の締結部５２に限らず複数個所の締結部５２に設けてもよい。即ち、カバー部５５は、締結部５２のうち少なくとも一つと伝達機構収装部５１との間に設けられればよい。

カバー部５５は、第二ケーシング５０が第一ケーシング４０に固定された状態で、蓋部材４５に当接して、蓋部材４５を第一ケーシング４０に押さえつける。これにより、蓋部材４５を第一ケーシング４０に確実に取り付けることができる。また、カバー部５５が蓋部材４５を覆うことによって、走行中に外部から飛び石などが蓋部材４５に衝突することを防止できる。

カバー部５５には、ＥＣＵ２１からの発熱が、ヒートシンク部４４から締結部５２及び蓋部材４５を介して伝達される。カバー部５５は、その全面が大気に触れるため、ＥＣＵ２１からの発熱を放熱することができる。よって、カバー部５５が設けられることによって、放熱面積が大きくなるため、ＥＣＵ２１の放熱性を向上することができる。

なお、カバー部５５を、蓋部材４５に当接するのではなく、蓋部材４５との間に隙間をもつように形成してもよい。この場合にも、カバー部５５が蓋部材４５を覆うため、蓋部材４５を第一ケーシング４０に確実に取り付けることができるとともに、走行中に外部から飛び石などが蓋部材４５に衝突することを防止できる。

また、カバー部５５と蓋部材４５との間の隙間に、弾性部材を介在させてもよい。カバー部５５と蓋部材４５とが直接当接する場合には、カバー部５５と蓋部材４５とに高い寸法精度が要求されるが、弾性部材を介在させることで、カバー部５５と蓋部材４５とに要求される寸法精度が緩和される。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

電動モータ２０のＥＣＵ２１とコネクタ２５との結線に供される作業穴４１を閉塞する蓋部材４５は、第二ケーシング５０が第一ケーシング４０に固定された状態では、第二ケーシング５０のカバー部５５によって第一ケーシング４０に押さえつけられる。したがって、蓋部材４５を第一ケーシング４０に確実に取り付けることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用することができる。

１００ 電動パワーステアリング装置
１ 操舵入力軸
２ トルクセンサ
１０ アシストユニット
２０ 電動モータ
２１ ＥＣＵ（制御部）
２５ コネクタ
３０ ウォーム減速機（伝達機構）
４０ 第一ケーシング
４１ 作業穴
４２ モータ取付部
４３ コネクタ取付部
４５ 蓋部材
５０ 第二ケーシング
５２ 締結部
５５ カバー部

Claims (5)

1. 回転を制御する制御部が内蔵される電動モータと、
   前記電動モータの回転を操舵軸に伝達する伝達機構と、を備え、
   前記伝達機構を介して伝達される前記電動モータの回転力によって操舵輪の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御部からの配線を外部に引き出すコネクタと、
   前記コネクタ及び前記電動モータが取り付けられ、前記電動モータの出力軸が挿通する貫通穴、及び前記貫通穴の外周に沿って部分的に形成され前記制御部と前記コネクタとの結線作業に供される作業穴を有する第一ケーシングと、
   前記作業穴を閉塞する蓋部材と、
   前記伝達機構を収装して前記第一ケーシングに固定される第二ケーシングと、を備え、
   前記第一ケーシングは、前記電動モータが取付可能なように開口するモータ取付部を有し、
   前記第二ケーシングは、前記第一ケーシングに固定された状態で前記蓋部材を覆うカバー部を有し、
   前記貫通穴及び前記作業穴は、前記モータ取付部の反対側に形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記第二ケーシングは、
   前記伝達機構を収装する伝達機構収装部と、
   前記第一ケーシングに締結される複数の締結部と、を有し、
   前記カバー部は、前記締結部のうち少なくとも一つと前記伝達機構収装部との間に形成されるアームであ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。
3. 前記作業穴は、前記伝達機構収装部よりも外側であり、かつ前記締結部よりも内側に円弧状に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記第一ケーシングは、前記モータ取付部と同方向に開口し、前記コネクタが取り付けられるコネクタ取付部を更に有し、
   前記貫通穴及び前記作業穴は、前記コネクタ取付部の反対側に形成され、前記第二ケーシングに臨んで開口することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記カバー部は、前記第二ケーシングが前記第一ケーシングに固定された状態で、前記蓋部材に当接して当該蓋部材を前記第一ケーシングに押さえつけることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。

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