JPWO2011052232A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

制御装置をモータハウジング搭載方式及びギヤボックス搭載方式の利点を確保しつつ、未解決の課題を解決することができる電動パワーステアリング装置を提供する。操舵トルクを伝達するステアリングシャフト２が内装されたステアリングコラム３と、前記ステアリングシャフト２にギヤボックス１１内のギヤ機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータ１２と、該電動モータ１２を駆動制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記制御装置は、前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュール６０と、前記駆動回路モジュール６０を制御し、前記ギヤボックス１１に搭載された制御モジュール４０とを少なくとも有する。

Description

本発明は、電動モータで発生される操舵補助力を減速ギヤボックス内の減速機構を介してステアリングシャフトに伝達するようにしたコラム式の電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、ハンドルの操舵力をアシストするモータのハウジング上に、ケース内にモータを駆動するパワー素子が設けられた制御回路ユニットを設け、制御回路ユニットのパワー素子に接続されたリード線をハウジング及びケースに形成した開口部を通じ、中継線を介してモータコイルに接続した電動パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。

同様に、モータ上に、モータを制御する制御装置を載置して、モータ端子と制御装置の端子とを接続するようにした構成は、特許文献２〜４にも記載されている。
一方、ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する電動モータを減速ギヤボックス内の減速ギヤ機構を介してステアリングシャフトに連結し、減速ギヤボックスに電動モータを制御する制御ユニットを搭載するようにした構成も知られている（例えば、特許文献５参照）。

特許第３５９３１０２号公報 特開２００８−１０９８３７号公報 特開２００４−２３８４１号公報 国際公開第２００７／０２６８９４号公報 特開２００７−２７６７４２号パンフレット

ここで、上記特許文献１〜４に記載の従来例にあっては、モータのハウジング上に制御装置を搭載するので、モータコイルと制御装置との電気的接続を短い距離で行うことができる利点を有する。しかしながら、電動パワーステアリング装置の使用時にモータ自体が発熱する関係で、モータを駆動するパワー素子の発熱を放熱するためにヒートシンク等の放熱手段を設ける必要がある。このため、制御装置の構成が大形化するとともに、質量低減が非常に困難であるいう未解決の課題がある。

また、通常、モータで操舵補助力を発生させるためには、ステアリング機構に伝達される操舵トルクを検出する必要があり、ステアリングシャフトにトーションバーを介在させて、このトーションバーの捩じれ量を検出するトルクセンサをステアリングシャフトの外側に配置するようにしている。このため、トルクセンサと制御装置との間の電気的接続がハーネスを使用して行う必要があり、ハーネスが外部に露出してしまうとともに、ノイズを拾い易くなるという未解決の課題がある。

一方、特許文献５に記載の従来例にあっては、制御ユニットをヒートマスの大きい減速ギヤボックス上に配置するので、ヒートシンクのような放熱手段を必要としない利点を有する。しかしながら、制御ユニット自体の体積が大きいため、制御ユニットが減速ギヤボックスからはみ出してしまい制御ユニットを含めたギヤボックスの全体構成が大形化するとともに、電動モータと制御ユニットとの間の距離がモータハウジングに制御ユニットを搭載する場合に比較して長くなるため、配線抵抗の増加による効率低減を免れることができないという未解決の課題がある。さらに、制御ユニットが車両衝突時の衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストロークに必要な空間に搭載されるため、衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストローク性能の確保が困難となるという未解決の課題もある。

すなわち、図１１に示すように、減速ギヤボックス１００に電動モータ１０１が連結され、この減速ギヤボックス１００における電動モータ１０１の回転軸に連結されたウォームを収納するウォーム収納部１０２のステアリングホイール（図示せず）側に制御ユニット１０３が装着されている。このため、衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストロークの取り代は、ステアリングシャフトと直交するウォーム収納部１０２に収納されているウォームの中心軸すなわちウォーム収納部１０２の中心軸とこのウォーム収納部１０２に装着された制御ユニット１０３のステアリングホイール側端部との占有距離Ｌｏに比例する。ここで、衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストロークを確保するにはステアリングホイール側から見て、ストロークを規制する物の有無が重要となり、この物がより奥側すなわち車両前方側にある方が望ましい。したがって、前述した占有距離Ｌｏができるだけ短い方が衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストロークを確保する意味で好ましく、特許文献５に記載の従来例では占有距離Ｌｏを短くすることは困難である。
そこで、本発明は、上述した従来例の未解決の課題に着目したものであり、制御装置をモータハウジング搭載方式及びギヤボックス搭載方式の利点を確保しつつ、未解決の課題を解決することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを伝達するステアリングシャフトが内装されたステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトにギヤボックス内のギヤ機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータと、該電動モータを駆動制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置である。そして、前記制御装置は、前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュールと、前記駆動回路モジュールを制御し、前記ギヤボックスに搭載された制御モジュールとを少なくとも有することを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを伝達するステアリングシャフトが内装されたステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトにギヤボックス内のギヤ機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータと、該電動モータを駆動制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置である。そして、前記制御装置は、前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュールと、前記駆動回路モジュールを制御し、前記ギヤボックスの中心軸と交差する面に搭載された制御モジュールと、外部接続コネクタ及びノイズ対策部品を有し、前記ギヤボックスの中心軸と交差し且つ前記制御モジュールと隣接する面に搭載されたコネクタモジュールとで構成されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動回路モジュールが、前記電動モータのハウジングにおけるフランジ部に搭載されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記ギヤボックスのステアリングシャフトに対向する内周面に操舵トルク検出手段が配設され、該操舵トルク検出手段に対向する外周面側に前記制御モジュールが配設され、前記操舵トルク検出手段の接続端子が直接前記制御モジュールに電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記ギヤ機構は、ステアリングシャフトに連結されたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合する前記電動モータの出力軸に連結されたウォームとで構成されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御モジュールは、前記ギヤボックスの前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部の外周縁と、前記ウォームの中心軸との交点近傍に、前記ステアリングシャフトの中心軸と直交する平面に沿って配設されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記電動モータは、回転角度検出器を内蔵するブラシレスモータで構成され、前記駆動回路モジュールは、前記ブラシレスモータの相数に応じた多相インバータで構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、電動モータを駆動制御する制御装置を、少なくとも前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュールと、前記駆動回路モジュールを制御し、前記ギヤボックスに搭載された制御モジュールとで構成したので、配線抵抗の影響が大きい駆動回路モジュールと電動モータの駆動コイルとの間の距離を最短とすることが可能となり、配線抵抗による効率低減を最小限に留めることができる。

また、駆動回路モジュールを制御する制御モジュールをギヤボックスに搭載することにより、ギヤボックス内に操舵トルク検出手段を配置したときに、操舵トルク検出手段との間の電気的接続と、駆動回路モジュールとの電気的接続の双方を短い距離で外部に露出することなく行うことができ、配線部材を最小限に留めることができる。
さらに、外部接続コネクタやノイズ対策部品を制御モジュールから独立させてギヤボックス上に搭載することにより、制御モジュールと駆動回路モジュールの双方に近接させて配置することが可能となり、大電流系の配線抵抗低減による効率向上と、信号系配線の短縮によるノイズ耐量向上とを図ることができる。しかも、車両メーカ毎に対応させたコネクタ形状のコネクタモジュールを用意することにより、納品対象となる車両メーカ毎に異なる制御モジュールを製作する必要がなくなり、適応性を向上させることができる。

本発明による電動パワーステアリング装置を装着したステアリング機構の概略構成図である。 図１の電動パワーステアリング装置の斜視図である。 図２の分解斜視図である。 電動パワーステアリング装置の正面図である。 電動パワーステアリング装置の背面図である。 電動パワーステアリング装置の右側面図である。 電動パワーステアリング装置の左側面図である。 減速ギヤボックスの断面図である。 電動モータの断面図である。 本発明の他の実施形態を示す分解斜視図である。 従来例を示す平面図である。

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、本発明による電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａと、この入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達するギヤ機構を内蔵する減速ギヤボックス１１と、この減速ギヤボックス１１に連結された操舵補助力を発生する例えば３相ブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
この電動モータ１２は、図２に示すように、減速ギヤボックス１１の後述するウォームホイール収納部２４の外周側に接線方向に形成されたギヤボックスフランジ２７に装着されている。そして、減速ギヤボックス１１におけるギヤボックスフランジ２７の右側に電動モータ１２の軸方向に直列配列された制御モジュール４０及びコネクタモジュール５０が装着されている。

減速ギヤボックス１１は、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか１つを例えばダイキャスト成型することにより形成されている。
この減速ギヤボックス１１は、図４、図５及び図６に示すように、ウォーム２１を収納するウォーム収納部２２と、このウォーム収納部２２の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォームに噛合するウォームホイール２３を収納する車両前方側を開放したウォームホイール収納部２４とを備えている。

また、減速ギヤボックス１１は、ウォームホイール収納部２４の車両前方側に一体に同軸的に連結されたトルクセンサ２５を収納するトルクセンサ収納部２６と、ウォーム収納部２２の開放端面に形成されたインロー孔（図示せず）を有し、電動モータ１２を取付けるギヤボックスフランジ２７と、トルクセンサ収納部２６の車両後方側端に形成されたステアリングコラム３の先端を圧入する筒状のコラム取付部２８と、前記ウォームホイール収納部２４の開放端面を覆うボックスカバー２９とを備えている。

さらに減速ギヤボックス１１は、ウォーム収納部２２とウォームホイール収納部２４とトルクセンサ収納部２６との一部に跨がって形成され、制御モジュール４０をステアリングシャフト２の軸方向すなわち減速ギヤボックス１１の中心軸と直交するウォーム軸方向に沿う面に装着する制御モジュール装着部３０と、減速ギヤボックス１１の中心軸と直交し、制御モジュール装着部３０と隣接する面にウォーム収納部２２上のギヤボックスフランジ２７に近接して形成されたコネクタモジュール５０を装着するコネクタモジュール装着部３１とを備えている。

また、トルクセンサ２５は、図８で拡大図示するように、ステアリングシャフト２の入力軸２ａ及び出力軸２ｃ間の捩じれ状態を磁気的に検出してステアリングシャフト２に伝達された操舵トルクをトルク検出素子としての一対の検出コイル２５ａ及び２５ｂで検出するように構成されている。
これら一対の検出コイル２５ａ及び２５ｂの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム３の中心軸と直交する方向に平行に外部に突出する外部接続端子２５ｃ，２５ｄ及び２５ｅ，２５ｆが接続されている。これら外部接続端子２５ｃ〜２５ｆの突出部が中央部でステアリングコラム３の中心軸と平行に折り曲げられてＬ字状に形成されて、図８に示すように、制御モジュール装着部３０と直角に形成された制御モジュール４０の下面を案内する案内面３２に形成された開口３３から上方に突出されている。

そして、図８に示すように、ステアリングシャフト２の出力軸２ｃがボックスカバー２９の内周面に固定された転がり軸受２９ａによって回転自在に指示されている。
また、電動モータ１２のフランジ部１２ｂを装着するギヤボックスフランジ２７には、図４に示すように、電動モータ１２のフランジ部１２ｂに搭載された駆動回路モジュール６０に対する給電用端子６１を挿通する貫通穴２７ａと、ゲート制御信号端子６２及びレゾルバ信号端子６３を挿通する貫通穴２７ｂとが形成されている。

また、電動モータ１２は、図９に示すように、前端を開放した有底円筒状のモータフレーム１２ａと、このモータフレーム１２ａの前端を覆い減速ギヤボックス１１に装着されるフランジ部１２ｂとを有する。モータフレーム１２ａ内には励磁コイルが巻装されたモータステータ１２ｃが配設されている。このモータステータ１２ｃ内にモータフレーム１２ａの底部に固定される後側軸受１２ｄ及びフランジ部１２ｂに突出形成されたインロー突部１２ｅに固定される前側軸受１２ｆによって出力軸１２ｇが回転自在に支持されている。この出力軸１２ｇのモータステータ１２ｃに対向する位置に、表面に永久磁石１２ｈを形成した表面磁石型のモータロータ１２ｉが固定されている。このモータロータ１２ｉのフランジ部１２ｂに対向する位置に、ロータ回転角を検出するロータ回転角検出器としてのレゾルバ１２ｊが配設されている。

ここで、フランジ部１２ｂは、図３に示すように、減速ギヤボックス１１のコラム取付部２８側に対応する位置に減速ギヤボックス１１の軸方向に膨出する矩形膨出部１３が形成され、この矩形膨出部１３に形成された矩形収納凹部１４に電動モータ１２を駆動する３相インバータを含む駆動回路モジュール６０がフランジ部１２ｂの表面から突出しないように収納されている。ここで、駆動回路モジュール６０を構成する３相インバータは、例えばパワーＭＯＳＦＥＴでなる半導体スイッチング素子を２個ずつ直列に接続した３つのスイッチングアームが正極側ライン及び負極側ライン間に並列に接続された構成を有する。また、駆動回路モジュール６０は、３相インバータに加えてモータ通電電流値を検出するための電流センサを含む構成とする場合もある。

そして、駆動回路モジュール６０の表面側に正極側ライン及び負極側ラインに個別に電気的に接続される給電用端子６１と、各スイッチング素子のゲートに接続されるゲート制御信号端子６２とが突出して配設されている。
また、レゾルバ１２ｊは、フランジ部１２ｂ内にインロー突部１２ｅと逆側に延長して一体に形成された円筒部１２ｕの内周面に固定されたレゾルバステータ１２ｖと、このレゾルバステータ１２ｖ内に挿通される出力軸１２ｇに固定されたレゾルバロータ１２ｗとを有する。

レゾルバステータ１２ｖは、外部の信号処理回路から正弦波の励磁信号ｆ（ｔ）＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）が入力されると、ロータの回転角θに応じた正弦波及び余弦波のレゾルバ信号Ｙｓ（＝ｋ・ｓｉｎ（θ）・ｆ（ｔ））及びＹｃ（＝ｋ・ｓｉｎ（θ）・ｆ（ｔ））を出力する。
このため、これら励磁信号ｆ（ｔ）及びレゾルバ信号Ｙｓ，Ｙｃを入出力するための夫々１対の励磁信号入力端子とレゾルバ信号出力端子とでなる例えば６本のレゾルバ信号端子が設けられている。

また、フランジ部１２ｂにおける矩形膨出部１３の矩形収納凹部１４の下側に、端子収納凹部１５が形成され、この端子収納凹部１５に電動モータ１２に内装されたレゾルバ１２ｊに電気的に接続されたレゾルバ信号端子６３が配設されている。レゾルバ信号端子６３の基部は直方体形状の合成樹脂からなる信号端子絶縁部６３ａで被覆されている。
さらに、フランジ部１２ｂのインロー突部１２ｅの外周側に駆動回路モジュール６０に対応する位置を切欠いた円板部１６が形成されている。

また、電動モータ１２の出力軸１２ｇには、図９に示すように、ウォーム２１が一体に形成されている。このウォーム２１の他端が減速ギヤボックス１１のウォーム収納部２２の底部に配設された軸受２２ａによって回転自在に支持されている。結局、ウォーム２１を一体に形成された出力軸１２ｇは３個の軸受１２ｄ、１２ｆ及び２２ａによって支持されている。出力軸１２ｇとウォーム２１とを分離した場合には、夫々について２個ずつ計４個の軸受を必要とするので、軸受１個分の距離を短くすることができるとともに、出力軸１２ｇとウォーム２１とを連結するカップリング部を省略できるので、この分の長さも短縮することができる。

そして、電動モータ１２のフランジ部１２ｂをギヤボックスフランジ２７に当接すると、給電用端子６１の先端が貫通穴２７ａ内を通じて後述する制御モジュール４０の内部に延長され、ゲート制御信号端子６２及びレゾルバ信号端子６３の先端が貫通穴２７ｂ内を通じて制御モジュール４０の内部に延長される。
制御モジュール４０は、図８に示すように、減速ギヤボックス１１の制御モジュール装着部３０から離間して配設されたモータ電流検出用ＩＣ、トルク演算用ＩＣ、マイクロコンピュータ等の演算処理装置等を搭載した回路基板４１と、この回路基板４１全体を覆って制御モジュール装着部３０に装着される例えば合成樹脂製のカバー４２とで構成されている。また、回路基板４１には、その下端側に、トルクセンサ２５の外部接続端子２５ｃ〜２５ｆを挿通するスルーホール４１ａ〜４１ｄが形成されている。

さらに、制御モジュール４０には、電動モータ１２に搭載された駆動回路モジュール６０の給電用端子６１、ゲート制御信号端子６２と、電動モータ１２に内蔵されたレゾルバ１２ｊのレゾルバ信号端子６３とが電気的に接続される接続コネクタ部４３がギヤボックスフランジ２７に接触するように延長されて形成されている。
そして、減速ギヤボックス１１のコネクタモジュール装着部３１には、コネクタモジュール５０が装着されている。このコネクタモジュール５０は、図４〜図６で一点鎖線図示の絶縁ケース体５１内に、電源コネクタ５２と、信号コネクタ５３と、ノイズ対策部品としてのコイル５４、平滑用のコンデンサ５５とが収納されている。

電源コネクタ５２にはバッテリ（図示せず）に接続した電気配線が車両前方側から差し込まれ、信号コネクタ５３には、車体の各部の制御機器とのデータの授受を行なうＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークの信号配線が車両前方側から差し込まれる。そして、コネクタモジュール５０から出力されるノイズ対策されて平滑化された直流電力が図示しない接続端子を介して制御モジュール４０の回路基板４１に供給されるとともに、信号コネクタ５３から入力される信号が図示しない制御端子を介して回路基板４１に供給される。
ここで、制御モジュール４０は、図２に示すように、正面から見て減速ギヤボックス１１のウォームホイール収納部２４の外周縁と、ウォーム２１すなわち電動モータ１２の出力軸１２ｇの中心軸との交点位置近傍に制御モジュール４０の中心位置が略存在するように載置することができる。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置は、減速ギヤボックス１１のギヤボックスフランジ２７に、電動モータ１２のフランジ部１２ｂを当接するとともに、インロー突部１２ｅをギヤボックスフランジ２７のインロー孔（図示せず）にインロー結合することにより、電動モータ１２が減速ギヤボックス１１に装着される。このとき、電動モータ１２の出力軸１２ｇに一体に連結されたウォーム２１が減速ギヤボックス１１のウォーム収納部２２に挿通されて、ウォームホイール収納部２４に収納されてステアリングシャフト２の出力軸２ｃに連結されたウォームホイール２３に噛合する。

これと同時に、フランジ部１２ｂの端面から出力軸１２ｇに沿って突出する駆動回路モジュール６０の給電用端子６１、ゲート制御信号端子６２及びレゾルバ１２ｊのレゾルバ信号端子６３が、ギヤボックスフランジ２７に設けた貫通穴２７ａ、貫通穴２７ｂをそれぞれ貫通して制御モジュール４０の回路基板４１の接続コネクタ部４３に電気的に接続される。
また、電動モータ１２を減速ギヤボックス１１に組付けた状態で、電動モータ１２のフランジ部１２ｂと減速ギヤボックス１１のギヤボックスフランジ２７とが当接した場合に、矩形収納凹部１４内に収納された駆動回路モジュール６０が圧接されないように隙間が確保される。

そして、上記構成を有する電動パワーステアリング装置の車両への搭載が完了した後に、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態としてコネクタモジュール５０を介して制御モジュール４０にバッテリから電力を供給すると、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ２５及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値に基づいて駆動回路モジュール６０を構成するスイッチング素子のゲート駆動信号を形成し、このゲート駆動信号を駆動回路モジュール６０に供給することにより、電動モータ１２の３相コイルに三相交流駆動電流が流れて電動モータ１２を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。

このため、電動モータ１２からステアリングホイール１の操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム２１及びウォームホイール２３を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｃに伝達されることにより、ステアリングホイール１を軽い操舵力で操舵することができる。
このように、上記実施形態によると、電動モータ１２を駆動制御する制御装置を、制御モジュール４０、コネクタモジュール５０及び駆動回路モジュール６０の３つのモジュールに分割したので、これらを近接させながら最適位置に配置する自由度が高くなり、全体の構成も小型化することができる。

また、電動モータ１２に搭載された駆動回路モジュール６０及びレゾルバ１２ｊと、制御モジュール４０との電気的接続が、給電用端子６１、ゲート信号端子６２及びレゾルバ信号端子６３が減速ギヤボックス１１のギヤボックスフランジ２７に設けた貫通穴２７ａ及び２７ｂを通じて制御モジュール４０の接続コネクタ部４３に直接接続される。このため、従来の装置のように給電用端子、制御信号端子、レゾルバ信号用端子が減速ギヤボックス１１及び電動モータ１２の外周から径方向外方に突出することはないとともに、モータハーネスや接続コードを使用して接続する必要もない。したがって、モータハーネスを使用する場合の配線損失を低減することができるとともに、外来ノイズや強磁界などによる影響を受けることがなく、良好な信号信頼性を確保することができる。また、電動パワーステアリング装置の周囲に車両側部材等が配置されていても、これらの部材に電動パワーステアリング装置の電気的接続部が干渉しないので、車両搭載レイアウト性を良好にすることができる。

また、電動モータ１２を駆動する３相インバータを含む駆動回路モジュール６０が電動モータ１２に直接搭載されているので、駆動回路モジュール６０の３相交流出力端子と、電動モータ１２の３相コイルとを内部で接続することができるので、電動モータ１２に外部に突出する給電用バスバーを設ける必要がない。また、駆動回路モジュール６０を電動モータ１２のフランジ部１２ｂに搭載することで、駆動回路モジュール６０の３相交流出力端子と電動モータ１２の３相コイルとの間の電気的接続部の長さを最小限に留めることができ、配線抵抗を低減させて効率の向上を図ることができる。

さらに、制御モジュール４０は、減速ギヤボックス１１のトルクセンサ収納部２６上に装着されるので、回路基板４１のスルーホール４１ａ〜４１ｄと、トルクセンサ２５の外部接続端子２５ｃ〜２５ｆとを直接電気的に接続することができ、この場合も配線が外部に露出することがなく、両者間の配線部材を最小限の長さに留めることができる。また、制御モジュール４０は回路基板４１と接続コネクタ部４３とを形成するだけでよいので、ステアリングシャフト２の軸方向の厚みを薄くすることが可能である。このため、図７に示すように、前述したウォーム収納部２２の中心軸と制御モジュール４０のステアリングホイール側の端部との間の占有距離Ｌｏを短くすることができ、車両衝突時の衝撃エネルギー吸収（ＥＡ）ストローク性能の確保が容易となる。

さらにまた、コネクタモジュール５０が減速ギヤボックス１１のウォーム収納部２２上に制御モジュール４０及び駆動回路モジュール６０と近接して設けることが可能となり、大電流系の配線抵抗低減による効率向上と信号系配線の短縮化によるノイズ耐量向上とを図ることができる。しかも、コネクタモジュール５０が制御モジュール４０及び駆動回路モジュール６０と独立しているので、自動車メーカ毎に接続するコネクタ形状が異なる場合には、コネクタモジュール５０のみを自動車メーカに合わせて複数種類製作するだけでよく、制御装置全体を新たに設計製作する必要がなく、適応性を向上させることができる。

なおさらに、電動モータ１２としてブラシレスモータを適用しているので、軸方向長さをブラシ付きモータに比較して短くすることができるとともに、ブラシの接触抵抗による損失が無く、モータ通電のためのワイヤハーネスを省略したことと相俟って、どちらか一方の低損失の手法のみでは成し得ない高い出力効率を実現する電動パワーステアリング装置を提供することができる。

また、電動モータ１２の出力軸１２ｇにウォーム２１を一体に形成したので、両者間を接続するカップリングを省略することができるとともに、回転自在に支持する軸受数を３個に減少させることができるので、電動モータ１２を減速ギヤボックス１１のウォーム収納部２２に接近させて装着することができ、この分電動モータ１２の突出長を短くすることができる。

なお、上記実施形態においては、電動モータ１２のフランジ部１２ｂに３相インバータを含む駆動回路モジュール６０がフランジ部１２ｂの表面から突出しないように収納した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、駆動回路モジュール６０をフランジ部１２ｂの表面から突出するように配置してもよい。この場合には、減速ギヤボックス１１のギヤボックスフランジ２７に駆動回路モジュール６０が挿入される凹部を形成すればよい。
なお、上記実施形態においては、電動モータ１２の出力軸１２ｇにウォーム２１を直結した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、出力軸１２ｇとウォーム２１とを分離して両者をセレーション結合、スプライン結合等を利用したカップリングで連結するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、制御装置を制御モジュール４０、コネクタモジュール５０及び駆動回路モジュール６０の３つのモジュールに分割した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、コネクタモジュール５０を省略して、制御モジュール４０にコネクタ及びノイズ対策部品を一体化させるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、本発明をステアリングホイール１が右側にある右ハンドル車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングホイール１が左側にある左ハンドル車にも適用することができる。

また、上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用しても上記と同様の効果が得られる。
また、上記実施形態においては、電動モータ１２にレゾルバ１２ｊを内装した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、レゾルバ１２ｊに代えてホール素子等の他の形式の回転検出器を内装するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、電動モータ１２として、表面磁石型のモータロータ１２ｉを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、磁石埋め込み型（ＩＰＭ）のブラシレスモータや、誘導モータなど、他の形式のブラシレスモータを適用することができるとともに、相数も任意に設定することができ、さらにはブラシレスモータ以外にブラシ付きモータを適用することもでき、この場合には、レゾルバ１２ｊや回転検出素子を省略するとともに、駆動回路モジュール６０を４つのスイッチング素子をＨ型に接続したＨブリッジ回路構成として、スイッチング素子のゲートを制御モジュール４０で制御するようにすればよい。

また、上記実施形態においては、トルクセンサ２５をトルク検出素子のみで構成し、その信号処理回路を制御モジュール４０に内装する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トルクセンサ２５をトルク検出素子２５ａ，２５ｂ及びその信号処理回路で構成し、減速ギヤボックス１１にトルク検出素子２５ａ，２５ｂを内装すると共に、トルク検出素子２５ａ，２５ｂに電気的に接続された信号処理回路を配設するようにしてもよい。この場合には減速ギヤボックス１１単体の状態で、信号処理回路を校正することが可能であり、電動モータの影響を受けることなく信号処理回路の校正を行うことができる。そして、トルクセンサ２５の信号処理回路の校正が済んだ減速ギヤボックス１１へ電動モータ１２を組付け、その後又はその前に制御モジュール４０を組付けた段階で制御モジュール４０及びトルク検出素子間の電気的接続並びに制御モジュール４０及び駆動回路モジュール６０間の電気的接続を行うことができ、組付け作業を容易に行うことができ、トルクセンサの精度を落とすことなく組付工程を簡略化することができる。

また、上記実施形態においては、電動モータ１２をギヤボックスフランジ２７にその軸方向をステアリングシャフト２と直交する方向として装着する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングシャフト２と交差する方向であればよい。
また、制御モジュール装着部３０及びコネクタモジュール装着部３１を減速ギヤボックス１１の中心軸と直交する面に形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、減速ギヤボックス１１の中心軸と交差する面に形成するようにしてもよい。

制御ユニットを減速ギヤボックスに装着する場合に、ステアリングシャフトの軸方向の厚みが薄い制御モジュールを構成可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、１１…減速ギヤボックス、１２…電動モータ、１２ａ…モータフレーム、１２ｂ…フランジ部、１２ｃ…モータステータ、１２ｅ…インロー突部、１２ｇ…出力軸、１２ｉ…モータロータ、１２ｊ…レゾルバ、２１…ウォーム、２２…ウォーム収納部、２３…ウォームホイール、２４…ウォームホイール収納部、２５…トルクセンサ、２６…トルクセンサ収納部、２７…ギヤボックスフランジ、２８…コラム取付部、３０…制御モジュール装着部、３１…コネクタモジュール装着部、４０…制御モジュール、４１…回路基板、５０…コネクタモジュール、５１…絶縁ケース体、５２…電源コネクタ、５３…信号コネクタ、５４…コイル、５５…コンデンサ、６０…駆動回路モジュール、６１…給電用端子、６２…ゲート信号端子、６３…レゾルバ信号端子

Claims (7)

1. 操舵トルクを伝達するステアリングシャフトが内装されたステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトにギヤボックス内のギヤ機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータと、該電動モータを駆動制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御装置は、前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュールと、前記駆動回路モジュールを制御し、前記ギヤボックスに搭載された制御モジュールとを少なくとも有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 操舵トルクを伝達するステアリングシャフトが内装されたステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトにギヤボックス内のギヤ機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータと、該電動モータを駆動制御する制御装置とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御装置は、前記電動モータを駆動するスイッチング素子を有し、当該電動モータのハウジングに搭載された駆動回路モジュールと、前記駆動回路モジュールを制御し、前記ギヤボックスの中心軸と交差する面に搭載された制御モジュールと、外部接続コネクタ及びノイズ対策部品を有し、前記ギヤボックスの中心軸と交差し且つ前記制御モジュールと隣接する面に搭載されたコネクタモジュールとで構成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。
3. 前記駆動回路モジュールは、前記電動モータのハウジングにおけるフランジ部に搭載されてい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. 前記ギヤボックスのステアリングシャフトに対向する内周面に操舵トルク検出手段が配設され、該操舵トルク検出手段に対向する外周面側に前記制御モジュールが配設され、前記操舵トルク検出手段の接続端子が直接前記制御モジュールに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ギヤ機構は、ステアリングシャフトに連結されたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合する前記電動モータの出力軸に連結されたウォームとで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記制御モジュールは、前記ギヤボックスの前記ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部の外周縁と、前記ウォームの中心軸との交点近傍に、前記ステアリングシャフトの中心軸と直交する平面に沿って配設されていることを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記電動モータは、回転角度検出器を内蔵するブラシレスモータで構成され、前記駆動回路モジュールは、前記ブラシレスモータの相数に応じた多相インバータで構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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