JP6899789B2 - 電動駆動装置、及び操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は電動駆動装置、及びこれを用いた操舵装置に係り、特に電子制御装置を内蔵した電動駆動装置、及びこれを用いた操舵装置に関するものである。

一般的な産業機械分野においては、電動モータによって機械系制御要素を駆動することが行われているが、最近では電動モータの回転速度や回転トルクを制御する半導体素子等からなる電子制御部を電動モータに一体的に組み込む、いわゆる機電一体型の電動駆動装置が採用され始めている。

機電一体型の電動駆動装置の例として、例えば自動車の電動パワーステアリング装置においては、運転者がステアリングホィールを操作することにより回動するステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出し、この検出値に基づいてステアリングシャフトの回動方向と同じ方向へ回動するように電動モータを駆動し、操舵アシストトルクを発生させるように構成されている。この電動モータを制御するため、電子制御部（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）がパワーステアリング装置に設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば、特開２０１５−１３４５９８号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１には、電動モータと電子制御装置とにより構成された電動パワーステアリング装置が記載されている。

特開２０１５−１３４５９８号公報

ところで、上述した電動パワーステアリング装置を用いた操舵装置の構成は、おおまかに図１４に示されている構成とされている。尚、図１４に示す操舵装置は、ラックアンドピニオン式操舵装置として良く知られているものである。

図１４において、自動車の前輪を操舵するための操舵装置は、図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト２の下端に図示しないピニオンが設けられ、このピニオンは車体左右方向へ長い図示しないラックと噛み合っている。このラックの両端には前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッド３が連結されており、ラックはラックハウジング４に収納されるようにして覆われている。そして、ラックハウジング４とタイロッド３との間には防水用のゴムブーツ５が設けられている。

そして、ステアリングホイールを回動操作する際のトルクを補助するため、電動パワーステアリング装置６が設けられている。即ち、ステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサ７が設けられ、トルクセンサ７の検出値に基づいてラックに減速ギヤ１０を介して操舵補助力を付与する電動モータ部８と、電動モータ部８に隣接するように配置された、電動モータを制御する電子制御部９とが設けられている。

電動パワーステアリング装置６の電動モータ部８は、出力軸側の外周部の３箇所が図示しない固定ねじを介して減速ギヤ１０に接続され、電動モータ８部の出力軸とは反対側に電子制御部９が設けられている。そして、電動モータ部８と電子制御部９とは一体化されて、ラックハウジング４の上側、つまり、ラックハウジング４の道路面とは反対側に固定されている。

電動モータは、アルミ合金製の剛性が大きいモータハウジングに収納され、電子制御部９は、開口を有する有底筒状の金属カバーによって覆われており、この金属カバーの開口は電動モータ部８を構成するモータハウジングに固定されて、電子制御部９を密閉している。そして、電動モータ部８と電子制御部９は、放熱性能を高めるため、保護カバー等を使用しないで外部環境に対して露出されている。

電動パワーステアリング装置６においては、ステアリングホイールが操作されることによりステアリングシャフト２がいずれかの方向へ回動操作されると、このステアリングシャフト２の回動方向と回動トルクとをトルクセンサ７が検出し、この検出値に基づいて制御回路部が電動モータの駆動操作量を演算する。この演算された駆動操作量に基づいて電力変換回路部のパワースイッチング素子により電動モータが駆動され、電動モータの出力軸はステアリングシャフト１を操作方向と同じ方向へ駆動するように回動される。出力軸の回動は、図示しないピニオンから減速ギヤ１０を介して図示しないラックへ伝達され、自動車が操舵されるものである。

このような電動パワーステアリング装置６を用いた操舵装置においては、上述した通り電動モータ部８と電子制御部９は、ラックハウジング４の上側であるラックハウジング４の道路面とは反対側に固定されている。しかしながら、最近ではラックハウジング４の上側であるラックハウジング４の道路面とは反対側に、他の補機類を配置する、或いは電動パワーステアリング装置を配置する空間が狭くなるという理由から、電動パワーステアリング装置６を、ラックハウジング４の下側であるラックハウジング４の道路面側に固定することが検討されている。

しかしながら、このように電動パワーステアリング装置６をラックハウジング４の道路面側に固定すると、次のような問題を生じることがある。例えば、自動車の走行によって道路上に存在する小石等が跳ね上げられ飛び石となるが、この飛び石が厚さの薄い金属カバーに衝突して、金属カバーが破損することがある。このため、金属カバーの破損部分から水が内部に浸入して電子制御部８に悪影響を与える恐れがある。

本発明の目的は、電動パワーステアリング装置をラックハウジングの道路面側に固定した場合において、金属カバーの破損を避け金属カバーの内部に水等が浸入するのを抑制することができる新規な電動パワーステアリング装置、及びこれを用いた操舵装置を提供することにある。

本発明の特徴は、電子制御部を覆う金属カバーの少なくとも道路面側となる領域に、加工硬化を生じる加工硬化形状部を形成した、ところにある。

本発明によれば、電子制御部を覆う金属カバーの少なくとも道路面側となる領域に、加工硬化を生じる加工硬化形状部を形成したので、飛び石が衝突しても金属カバーが破損するのを避けることができ、金属カバーの破損部分から水等が内部に浸入する恐れが低減されるようになる。

本発明が適用される電動パワーステアリング装置の全体形状を示す斜視図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。 図２に示すモータハウジングの斜視図である。 図３に示すモータハウジングを軸方向に断面した断面図である。 図４に示すモータハウジングに電力変換回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図５に示すモータハウジングに電源回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図６に示すモータハウジングに制御回路部を載置、固定した状態を示す斜視図である。 図７に示すモータハウジングに樹脂製コネクタ組立体を載置、固定した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態になる、金属カバーに第１の加工硬化形状部を形成した電動パワーステアリング装置の全体正面図である。示す斜視図である。 図９に示す金属カバーに第１の加工硬化形状部を形成した電動パワーステアリング装置の軸方向の部分断面図である。 本発明の実施形態になる、金属カバーに第２の加工硬化形状部を形成した電動パワーステアリング装置の全体正面図である。 本発明の実施形態になる図９に示す電動パワーステアリング装置を操舵装置に固定した時の側面図である。 図１１に示す操舵装置を下側(道路側)から見た時の下面図である。 従来の電動パワーステアリング装置を装着した操舵装置の全体斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

それでは、本発明の実施形態になる電動駆動装置、及び電動パワーステアリング装置の具体的な構成について、図１乃至図１３を用いて詳細に説明する。

図１は本実施形態になる電動パワーステアリング装置の全体的な構成を示した図面であり、図２は図１に示す電動パワーステアリング装置の構成部品を分解して斜め方向から見た図面であり、図３から図８は各構成部品の組み立て順序にしたがって各構成部品を組み付けていった状態を示す図面である。したがって、以下の説明では、各図面を適宜引用しながら説明を行うものとする。

図１に示すように、電動パワーステアリング装置を構成する電動モータ部８は、剛性が大きく設計された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属から作られた筒部を有するモータハウジング１１及びこれに収納された図示しない電動モータとから構成され、電子制御部９は、モータハウジング１１の軸方向の出力軸とは反対側に隣接して配置された、アルミニウム、或いはアルミ合金等のアルミ系金属、或いは鉄系の金属で作られた金属カバー１２及びこれに収納された図示しない電子制御組立体から構成されている。

モータハウジング１１と金属カバー１２は、その対向端面に形成され外周方向の固定領域部において、加締め固定によって一体的に固定される。金属カバー１２の内部に収納された電子制御組立体は、必要な電源を生成する電源回路部や、電動モータ部８の電動モータを駆動制御するＭＯＳＦＥＴ、或いはＩＧＢＴ等からなるパワースイッチング素子を有する電力変換回路や、このパワースイッチング素子を制御する制御回路部からなり、パワースイッチング素子の出力端子と電動モータのコイル入力端子とはバスバーを介して電気的に接続されている。

モータハウジング１１とは反対側の金属カバー１２の端面には、金属カバー１２に形成した孔部から樹脂製コネクタ組立体１３が露出している。また、樹脂製コネクタ組立体１３は、モータハウジング１１に形成した固定部に固定ねじによって固定されている。樹脂製コネクタ組立体１３には電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａ、検出センサ用のコネクタ端子形成部１３Ｂ、制御状態を外部機器に送出する制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを備えている。

そして、金属カバー１２に収納された電子制御組立体は、合成樹脂から作られた電力供給用のコネクタ端子形成部１３Ａを介して電源から電力が供給され、また検出センサ類から運転状態等の検出信号が検出センサ用のコネクタ形成端子部１３Ｂを介して供給され、現在の電動パワーステアリング装置の制御状態信号が制御状態送出用のコネクタ端子形成部１３Ｃを介して送出されている。

図２に電動パワーステアリング装置６の分解斜視図を示している。モータハウジング１１には内部に円環状の鉄製のサイドヨーク（図示せず）が嵌合されており、このサイドヨーク内に電動モータ（図示せず）が収納されているものである。電動モータの出力部１４はギヤを介してラックに操舵補助力を付与している。尚、電動モータの具体的な構造は良く知られているので、ここでは説明を省略する。

モータハウジング１１はアルミ合金から作られており、電動モータで発生した熱や、後述する電源回路部や電力変換回路部で発生した熱を外部大気に放出するヒートシンク部材として機能している。電動モータとモータハウジング１１で電動モータ部８を構成している。

電動モータ部８の出力部１４の反対側のモータハウジング１１の端面部１５には電子制御部ＥＣが取り付けられている。電子制御部ＥＣは、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されている。モータハウジング１１の端面部１５は、モータハウジング１１と一体的に形成されているが、この他に端面部１５だけを別体に形成し、ねじや溶接によってモータハウジング１１と一体化しても良いものである。

ここで、電力変換回路部１６、電力変換回路部１７、制御回路部１８は冗長系を構成するものであり、主電子制御部と副電子制御部の二重系を構成している。そして、通常は主電子制御部によって電動モータが制御、駆動されているが、主電子制御部に異常や故障が生じると、副電子制御部に切り換えられて電動モータが制御、駆動されるようになるものである。したがって、通常は主電子制御部からの熱がモータハウジング１１に伝えられ、主電子制御部に異常や故障が生じると、主電子制御部が停止して副電子制御部が作動し、モータハウジング１１には副電子制御部からの熱が伝えられるものである。

また、主電子制御部と副電子制御部を合せて正規の電子制御部として機能させ、一方の電子制御部に異常、故障が生じると、他方の電子制御部で半分の能力によって電動モータを制御、駆動することも可能である。この場合、電動モータの能力は半分となるが、いわゆる「パワーステアリング機能」は確保されるようになっている。したがって、通常の場合は、主電子制御部と副電子制御部の熱がモータハウジング１１に伝えられるものである。

電子制御部ＥＣは制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６、樹脂製コネクタ組立体１３から構成されており、端面部１５側から離れる方向に向かって、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８、樹脂製コネクタ組立体１３の順序で配置されている。制御回路部１８は電力変換回路部１６のスイッチング素子を駆動する制御信号を生成するもので、マイクロコンピュータ、周辺回路等から構成されている。電源回路部１７は、制御回路部１８を駆動する電源及び電力変換回路部１６の電源を生成するもので、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等から構成されている。電力変換回路部１６は、電動モータのコイルに流れる電力を調整するもので、３相の上下アームを構成するスイッチング素子等から構成されている。

電子制御部ＥＣで発熱量が多いのは、主に電力変換回路部１６、電源回路部１７であり、電力変換回路部１６、電源回路部１７の熱は、アルミ合金からなるモータハウジング１１から放熱されるものである。この詳細な構成については、図３乃至図８を用いて後述する。

制御回路部１８と金属カバー１２の間には、合成樹脂からなる樹脂製コネクタ組立体１３が設けられており、車両バッテリ(電源)や外部の図示しない他の制御装置と接続されている。もちろん、この樹脂製コネクタ組立体１３は、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されていることはいうまでもない。

金属カバー１２は、金属薄板を絞り加工して、有底の一方が開口した筒状に形成されており、電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８を収納してこれらを液密的に封止する機能を備えているものであり、本実施形態では加締め固定によってモータハウジング１１の端面側に固定されている。

次に、図３乃至図８に基づき各構成部品の構成と組み立て方法について説明する。先ず、図３はモータハウジング１１の外観を示しており、図４はその軸方向断面を示している。

図３、図４において、モータハウジング１１は、筒状の形態に形成されて側周面部１１Ａと、側周面部１１Ａの一端を閉塞する端面部１５と、側周面部１１Ａの他端を閉塞する端面部１９とから構成されている。本実施形態では、モータハウジング１１は有底円筒状であり、側周面部１１Ａと端面部１５は一体的に形成されている。また、端面部１９は、蓋の機能を備えており、側周面部１１Ａに電動モータを収納した後に側周面部１１Ａの他端を閉塞するものである。

また、端面部１５の全周面には径方向外側に拡開して形成された環状溝部(以下、モータハウジング側環状溝部と表記する)３５が設けられており、このモータハウジング側環状溝部３５に、図８に示す金属カバー１２の開口端３７が収納されるものである。モータハウジング側環状溝部３５と金属カバー１２の開口端３７の間の部分は、図１０に示しているように、いわゆる液状シール剤によって液密的に接合されている。

図４にあるように、モータハウジング１１の側周面部１１Ａの内部には、鉄心にコイル２０が巻回されたステータ２１が嵌合されており、このステータ２１の内部に、永久磁石を埋設したロータ２２が回転可能に収納されている。ロータ２２には回転軸２３が固定されており、一端は出力部１４となり、他端は回転軸２３の回転位相や回転数を検出するための回転検出部２４となっている。回転検出部２４には永久磁石が設けてあり、端面部１５に設けた貫通孔２５を貫通して外部に突き出している。そして、図示しないＧＭＲ素子等からなる感磁部によって回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。

図３に戻って、回転軸２３の出力部１４とは反対側に位置する端面部１５の面には電力変換回路部１６（図２参照）、電源回路部１７（図２参照）の放熱部１５Ａ、１５Ｂが形成されている。端面部１５の四隅には、基板／コネクタ固定凸部２６が一体的に植立されており、内部にねじ穴２６Ｓが形成されている。

基板／コネクタ固定凸部２６は後述する制御回路部１８の基板、及び樹脂製コネクタ組立体１３を固定するために設けられている。また、後述する電力変換用放熱領域１５Ａから植立した基板／コネクタ固定凸部２６には、これも後述する電源用放熱領域１５Ｂと軸方向で同じ高さの基板受け部２７が形成され、基板受け部２７には、ねじ孔２７Ｓが形成されている。この基板受け部２７は後述する電源回路部１７を構成する基板であるガラスエポキシ基板３１を載置、固定するためのものである。

端面部１５を形成する、回転軸２３と直交する径方向の平面領域は２分割されている。１つはＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子よりなる電力変換回路部１６が取り付けられる電力変換用放熱領域１５Ａを形成し、もう１つは電源回路部１７が取り付けられる電源用放熱領域１５Ｂを形成している。本実施形態では、電力変換用放熱領域１５Ａの方が電源用放熱領域１５Ｂより面積が大きく形成されている。これは、上述したように二重系を採用しているため、電力変換回路部１６の設置面積を確保するためである。

そして、電力変換用放熱領域１５Ａと電源用放熱領域１５Ｂは、軸方向（回転軸２３が延びる方向）に向けて高さが異なる段差を有している。つまり、電源用放熱領域１５Ｂは、電動モータの回転軸２３の方向で見て、電力変換用放熱領域１５Ａに対して離れる方向に段差を有して形成されている。この段差は、電力変換回路部１６を設置した後に電源回路部１７を設置した場合に、電力変換回路部１６と電源回路部１７が夫々干渉しない長さに設定されている。

電力変換用放熱領域１５Ａには、３個の細長い矩形の突状放熱部２８が形成されている。この突状放熱部２８は後述する二重系の電力変換回路部１６が設置されるものである。また、突状放熱部２８は、電動モータの回転軸２３の方向で見て電動モータから離れる方向に突出して延びているものである。

また、電源用放熱領域１５Ｂは平面状であって、後述する電源回路部１７が設置されるものである。したがって、突状放熱部２８は電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能し、電源用放熱領域１５Ｂは電源回路部１７で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能するものである。

尚、突状放熱部２８は省略することができ、この場合は電力変換用放熱領域１５Ａが電力変換回路部１６で発生した熱を端面部１５に伝熱する放熱部として機能する。ただ、本実施形態では、突状放熱部２８に電力変換回路部１６の金属基板を摩擦撹拌接合によって溶着して確実な固定を図っている。

このように、本実施形態になるモータハウジング１１の端面部１５においては、ヒートシンク部材を省略して軸方向の長さを短くできるようになるものである。また、モータハウジング１１は十分な熱容量を有しているので、電源回路部１７や電力変換回路部１６の熱を効率よく外部に放熱することができるようになるものである。

次に、図５は電力変換回路部１６Ｓ、１６Ｅ、１６Ｍを突条放熱部２８（図３参照）に設置した状態を示している。図５にある通り、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８（図３参照）の上部には二重系よりなる電力変換回路部１６が設置されている。電力変換回路部１６Ｓ、１６Ｅ、１６Ｍを構成するスイッチング素子は金属基板（ここではアルミ系の金属を使用している）に載置され、放熱されやすく構成されている。そして、金属基板は突状放熱部２８に摩擦撹拌接合によって溶着されている。

したがって、金属基板は突状放熱部２８（図３参照）に強固に固定され、またスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８（図３参照）に伝熱させることができる。突状放熱部２８（図３参照）に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、更にモータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、上述した通り、電力変換回路部１６の軸方向の高さは、電源用放熱領域１５Ｂの高さより低くなっているので、後述する電源回路部１７と干渉することはないものである。

このように、電力変換用放熱領域１５Ａに形成された突状放熱部２８の上部に電力変換回路部１６が設置されている。したがって、電力変換回路部１６のスイッチング素子で発生した熱を効率良く突状放熱部２８に伝熱させることができる。更に、突状放熱部２８に伝えられた熱は電力変換用放熱領域１５Ａに拡散され、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図６は電力変換回路部１６の上から電源回路部１７を設置した状態を示している。図６にある通り、電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）の上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７を構成するコンデンサ２９やコイル３０等は、電源回路基板であるガラスエポキシ基板３１に載置されている。電源回路部１７も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対称にコンデンサ２９やコイル３０等からなる電源回路が形成されている。尚、ガラスエポキシ基板３１には、電力変換回路１６のスイッチング素子以外のコンデンサ等の電気素子が載置されている。

このガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。固定方法は、図６にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６の基板受け部２７に設けられたねじ穴２７Ｓに図示しない固定ねじによって固定されている。また、電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）に設けられたねじ穴２７Ｓにも図示しない固定ねじによって固定されている。

尚、電源回路部１７がガラスエポキシ基板３１で形成されているため、両面実装が可能となっている。そして、ガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）側の面には、図示しないＧＭＲ素子やこれの検出回路等からなる回転位相、回転数検出部が実装され、回転軸２３（図４参照）に設けた回転検出部２４（図４参照）と協働して、回転軸２３の回転位相や回転数を検出するようになっている。

このように、ガラスエポキシ基板３１は電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）に接触するようにして固定されているので、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）に伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）に伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるものである。ここで、ガラスエポキシ基板３１と電源用放熱領域１５Ｂ（図５参照）の間は、熱伝達性の良い接着剤、放熱グリース、放熱シートのいずれか１つを介在させることで、更に熱伝達性能を向上させることができる。

このように、電源用放熱領域１５Ｂの上部には電源回路部１７が設置されている。電源回路部１７の回路素子が載置されたガラスエポキシ基板３１の電源用放熱領域１５Ｂ側の面は、電源用放熱領域１５Ｂと接触するようにして端面部１５に固定されている。したがって、電源回路部１７で発生した熱を効率良く電源用放熱領域１５Ｂに伝熱させることができる。電源用放熱領域１５Ｂに伝えられた熱は、モータハウジング１１の側周面部１１Ａに拡散して伝熱されて外部に放熱されるようになる。

次に、図７は電源回路部１７の上から制御回路部１８を設置した状態を示している。図７にある通り、電源回路部１７の上部には制御回路部１８が設置されている。制御回路部１８を構成するマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、制御回路基板であるガラスエポキシ基板３４に載置されている。制御回路部１８も二重系が採用されており、図からわかるように、夫々対象にマイクロコンピュータ３２や周辺回路３３からなる制御回路が形成されている。尚、マイクロコンピュータ３２や周辺回路３３は、ガラスエポキシ基板３４の電源回路１７側の面に設けられていても良いものである。

このガラスエポキシ基板３４は、図７にあるように、基板／コネクタ固定凸部２６（図６参照）の頂部に設けられたねじ穴２６Ｓに樹脂製コネクタ組立体１３によって挟まれる形態で図示しない固定ねじによって固定されており、電源回路部１７（図６参照）のガラスエポキシ基板３１と制御回路部１８のガラスエポキシ基板３４の間は、図６に示す電源回路部１７のコンデンサ２９やコイル３０等が配置される空間となっている。

次に、図８は制御回路部１８の上から樹脂製コネクタ組立体１３を設置した状態を示している。図８にある通り、制御回路部１８の上部には樹脂製コネクタ組立体１３が設置されている。そして、樹脂製コネクタ組立体１３は基板／コネクタ固定凸部２６の頂部に設けられたねじ穴に制御回路部１８を挟み込むようにして固定ねじ３６によって固定されている。この状態で、図２に示すように樹脂製コネクタ組立体１３が電力変換回路部１６、電源回路部１７、制御回路部１８と接続されている。

そして、図１０に示すように、樹脂製コネクタ組立体１３側から金属カバー１２が、制御回路部１８、電源回路部１７、電力変換回路部１６を覆うようにして、モータハウジング１１の端面部１５に固定されるようになっている。

上述したように、電動パワーステアリング装置を用いた操舵装置において、電動モータ部と電子制御部を、ラックハウジングの下側であるラックハウジングの道路面側に固定することが検討されている。しかしながら、電動パワーステアリング装置をラックハウジングの道路面側に固定すると、例えば、自動車の走行によって道路上に存在する小石等が跳ね上げられて飛び石となり、この飛び石が厚さの薄い金属カバーに衝突して、金属カバーが破損することがある。このため、金属カバーの破損部分から水が内部に浸入して電子制御部に悪影響を与えるという新たな課題が生じる。

このような課題に対応するべく、本実施形態では次のような構成を提案するものである。図９、及び図１０において、電動パワーステアリング装置が操舵装置の下側、本実施形態ではラックハウジングの下側に装着された状態で、金属カバー１２が道路面と向き合う側の面、つまり、回転軸２３の方向に沿った軸方向側領域３８Ｖと、回転軸２３の方向に直交した軸直交方向側領域３８Ｈの組み合わせで画定される道路側領域３８には、加工硬化を生じる加工硬化形状部３９が形成されている。

金属に応力を与えて塑性変形を行なう加工硬化処理を行なうと、この塑性変形された部分の金属の硬さを増すことができることが知られている。本実施形態では、この加工硬化を利用して金属カバー１２の表面の硬さを硬くして、飛び石等が厚さの薄い金属カバー１２に衝突しても、金属カバー１２が破損することがないようにしたものである。

図９、及び図１０に示してあるように、金属カバー１２の道路側領域３８には、少なくとも１個以上の加工硬化形状部３９が形成されている。この加工硬化形状部３９は、金属カバー１２の内側に向けて、先端が円形状のプレス工具によって打撃を与えることで、金属カバー１２の内側に向けて突出した所定深さの凹部として形成されている。したがって、プレス加工による打撃によって、この打撃された部分に加工硬化が生じて、金属カバー１２の道路側領域３８に硬い領域を形成することができる。

本実施形態では、１個の円形状の加工硬化形状部３９が形成されているが、複数個の小径の加工硬化形状部３９を形成して良いことはいうまでもない。また、本実施形態では、少なくとも道路側領域３８に加工硬化形状部３９が形成されているが、金属カバー１２の全周に亘って加工硬化形状部３９を形成することも可能である。

更に、本実施形態ではプレス工具による打撃によって、金属カバー１２の内側に向けて突出した凹部を形成して加工硬化形状部３９としているが、金属カバー１２の道路側領域３８に、鋼球を打ち当てるショットピーニング処理を施して、道路側領域３８の表面に多数の所定深さの凹部を形成して硬化させることも可能である。

更に、本実施形態の加工硬化形状部３９は、内側に向けて突出する凹部として形成されているので、その形成位置の選択も重要である。図１０に示している通り、本実施形態では制御回路部１８、電源回路部１７、及び電力変換回路部１６が積層して配置されているが、特に、制御回路部１８と電源回路部１７のそれぞれのガラスエポキシ基板３１、３４は、他の領域に比べて金属カバー１２の内周壁面と近接している。

このため、ガラスエポキシ基板３１、３４が位置している付近に加工硬化形状部３９を形成すると、加工硬化形状部３９の内側への突出面がガラスエポキシ基板３１、３４の外周縁端面に干渉して、ガラスエポキシ基板３１、３４が破損する恐れがある。

したがって、本実施形態では、ガラスエポキシ基板３１、３４が位置している付近を避けて、加工硬化形状部３９を形成している。具体的には、図１０に示すように、加工硬化形状部３９は、回転軸２３の軸方向でガラスエポキシ基板３１、３４が位置している部分の間の空間に形成されている。これによって、ガラスエポキシ基板３１、３４が位置している間の空間に加工硬化形状部３９が形成されるので、加工硬化形状部３９の内側への突出面がガラスエポキシ基板３１、３４の外周縁端面に干渉することがなく、ガラスエポキシ基板３１、３４が破損するのを避けることができる。

次に、本実施形態の加工硬化形状部３９の他の構成を説明する。図１１においては、回転軸２３の方向に沿った軸方向側領域３８Ｖと、回転軸２３の方向に直交した軸直交方向側領域３８Ｈの組み合わせで画定される道路側領域３８には、加工硬化を生じる加工硬化形状部４０が形成されている。

金属カバー１２の道路側領域３８には、少なくとも、金属カバー１２の開口３７側とは反対側の金属カバー１２の頂部から開口３７側に向けて延びる、細長い１個以上の加工硬化形状部４０が形成されている。この加工硬化形状部４０も金属カバー１２の内側に向けて、先端が細長い矩形状のプレス工具によって打撃を与えることで、金属カバー１２の内側に向けて突出した所定深さの凹部として形成されている。

したがって、プレス加工による打撃によって、この打撃された部分に加工硬化が生じて、金属カバー１２の道路側領域３８に硬い領域を形成することができる。この加工硬化形状部４０も、上述した図９に示す加工硬化形状部３９と同様の作用効果を奏することができる。

次に、電動パワーステアリング装置６を操舵装置に取り付けた状態を説明する。図１２は、本実施形態になる電動パワーステアリング装置６を操舵装置に固定した時の側面を示し、図１３は、操舵装置を下側(道路側)から見た時の下面を示している。

本実施形態になる電動パワーステアリング装置６は、ラックハウジング４の下面側に固定ねじ(図示せず)で固定されており、ラックハウジング４の下面(道路側面)のほぼ中央付近に配置されている。また、ラックハウジング４の下面(道路側面)側で、ステアリングシャフト２の付近には減速ギヤ１０が配置されている。

そして、図１３にある通り、電動パワーステアリング装置６がラックハウジング４の下側に装着された状態で、金属カバー１２が道路面と向き合う側の面である道路側領域３８には、加工硬化を生じる加工硬化形状部３９が形成されている。したがって、本実施形態では、この加工硬化を利用して金属カバー１２の表面の硬さを硬くしているので、飛び石等が厚さの薄い金属カバー１２に衝突しても、金属カバー１２が破損することが抑制されるものとなる。

以上述べた通り、本発明は、電子制御部を覆う金属カバーの少なくとも道路面側となる領域に、加工硬化を生じる加工硬化形状部を形成した電動パワーステアリング装置としたものである。また、この電動パワーステアリング装置をラックハウジングの下側に配置した操舵装置としたものである。

これによれば、電子制御部を覆う金属カバーの少なくとも道路面側となる領域に、加工硬化を生じる加工硬化形状部を形成したので、飛び石が衝突しても金属カバーが破損するのを避けることができ、金属カバーの破損部分から水等が内部に浸入する恐れが低減されるようになる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

６…電動パワーステアリング装置、８…電動モータ部、９…電子制御部、１１…モータハウジング、１２…金属カバー、１３…樹脂製コネクタ組立体、１４…出力部、１５…端面部、１５Ａ…電力変換用放熱領域、１５Ｂ…電源用放熱領域、１６…電力変換回路部、１７…電源回路部、１８…制御回路部、１９…端面部、２０…コイル、２１…ステータ、２２…ロータ、２３…回転軸、２４…回転検出部、２５…貫通孔、２６…基板／コネクタ固定凸部、２７…基板受け部、２８…突状放熱部、２９…コンデンサ、３０…コイル、３１…ガラスエポキシ基板、３２…マイクコンピュータ、３３…周辺回路、３８…道路側領域、３９…加工硬化形状部、４０…加工硬化形状部。

Claims (14)

1. 電動モータと、前記電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための電子制御部と、前記電子制御部を覆う金属製の金属カバーと、を備えた電動駆動装置であって、
   前記電動駆動装置が操舵装置の道路側の面に装着された状態で、前記金属カバーの道路面と向き合う側の面である道路側領域には、加工硬化を生じる加工硬化形状部が形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動駆動装置において、
   前記道路側領域には、少なくとも１個以上の前記加工硬化形状部が形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
3. 請求項２に記載の電動駆動装置において、
   前記加工硬化形状部は、前記金属カバーの表面に内側に向けて突出した凹部を形成して前記加工硬化形状部としている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
4. 請求項３に記載の電動駆動装置において、
   前記加工硬化形状部は、プレス工具によって前記金属カバーに打撃を与えることで、前記金属カバーの内側に向けて突出した所定深さの凹部として形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
5. 請求項３に記載の電動駆動装置において、
   前記加工硬化形状部は、前記金属カバーに鋼球を打ち当てるショットピーニング処理によって、前記金属カバーの表面に所定深さの凹部として形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電動駆動装置において、
   前記加工硬化形状部は、前記金属カバーの前記道路側領域を含む全周に形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
7. 請求項３に記載の電動駆動装置において、
   前記電子制御部は、少なくとも、制御回路部を構成する制御回路側の基板と、電源回路部を構成する電源回路側の基板とを積層して構成され、
   前記加工硬化形状部は、前記制御回路側の基板と前記電源回路側の基板が位置している部分の間の空間に形成されている
   ことを特徴とする電動駆動装置。
8. ステアリングシャフトの下端に設けられたピニオンが自動車の車体左右方向へ延びるラックと噛み合わされ、前記ラックの両端に前記自動車の前輪を左右方向へ操舵するためのタイロッドが連結され、前記ラックはラックハウジングに収納されて覆われていると共に、前記ステアリングシャフトの回動方向と回動トルクとを検出するトルクセンサの検出値に基づいて前記ラックに減速ギヤを介して操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置が設けられている操舵装置において、
   前記電動パワーステアリング装置は、
   前記トルクセンサからの出力に基づき前記ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータと、前記電動モータが収納されたモータハウジングと、前記電動モータの回転軸の出力部とは反対側の前記モータハウジングの端面部の側に配置された、前記電動モータを駆動するための電子制御部と、前記電子制御部を覆う金属製の金属カバーとを備え、
   前記電動パワーステアリング装置が前記ラックハウジングの道路側の面に装着された状態で、前記金属カバーの道路面と向き合う側の面である道路側領域には、加工硬化を生じる加工硬化形状部が形成されている
   ことを特徴とする操舵装置。
9. 請求項８に記載の操舵装置において、
   前記道路側領域には、少なくとも１個以上の前記加工硬化形状部が形成されている
   ことを特徴とする操舵装置。
10. 請求項９に記載の操舵装置において、
    前記加工硬化形状部は、前記金属カバーの表面に内側に向けて突出した凹部を形成して前記加工硬化形状部としている
    ことを特徴とする操舵装置。
11. 請求項１０に記載の操舵装置において、
    前記加工硬化形状部は、プレス工具によって前記金属カバーに打撃を与えることで、前記金属カバーの内側に向けて突出した所定深さの凹部として形成されている
    ことを特徴とする操舵装置。
12. 請求項１０に記載の操舵装置において、
    前記加工硬化形状部は、前記金属カバーに鋼球を打ちつけるショットピーニング処理によって、前記金属カバーの表面に所定深さの凹部として形成されている
    ことを特徴とする操舵装置。
13. 請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の操舵装置において、
    前記加工硬化形状部は、前記金属カバーの前記道路側領域を含む全周に形成されている
    ことを特徴とする操舵装置。
14. 請求項１０に記載の操舵装置において、
    前記電子制御部は、少なくとも、制御回路部を構成する制御回路側の基板と、電源回路部を構成する電源回路側の基板とを積層して構成され、
    前記加工硬化形状部は、前記制御回路側の基板と前記電源回路側の基板が位置している部分の間の空間に形成されている
    ことを特徴とする操舵装置。

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