JPWO2018142932A1

JPWO2018142932A1 - 電動パワーステアリング装置及びラックアシスト式操舵装置

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Publication number: JPWO2018142932A1
Application number: JP2018566033A
Authority: JP
Inventors: 賢治中山; 宏至金澤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
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Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-11-07
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Abstract

ゴムブーツの破損によって電動モータのハウジング内へ水分が浸入して電気的な短絡現象を発生する環境になっても、できるだけ操舵アシスト機能を継続することができる新規な電動パワーステアリング装置を提供することにある。巻線が巻回されるステータ１４を重力方向に対して上下に２領域に分割し、ステータ１４の上側ステータ領域に一方の系統の巻線１６を巻回すると共に、ステータ１４の下側ステータ領域に他方の系統の巻線１６を巻回し、更に、一方の系統の巻線の電力を一方の系統の電子制御手段３３によって制御すると共に、他方の系統の巻線の電力を他方の系統の電子制御手段３４によって制御する。ゴムブーツの破損によって電動モータのハウジング内へ水分が浸入しても、少なくとも上側に巻回された巻線は電気的な短絡現象の発生を抑制されて、操舵アシストを継続することができるようになる。

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に係り、特に電動モータが２系統に構成された電動パワーステアリング装置及びこれを使用したラックアシスト式操舵装置に関するものである。

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イ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力とを検出し、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て、操舵補助力を発生させるように構成されている。また、この電動モータを制御するため、電子制御部がパワーステアリング装置に設けられている。

そして、この種の電動パワーステアリング装置においては、ステアリング操作を補助するために三相交流電動モータが使用されており、この三相交流電動モータを制御、駆動するためにインバータ回路からなる電力変換回路が用いられている。ところで、電動モータが故障すると操舵アシスト力を発生することができなくなり、運転者の操舵が困難になる恐れが大きい。このため、最近では電動モータを構成するステータに巻回される巻線、及びこの巻線に与える電力を制御する電力変換回路を２系統に構成し、一方の系統に故障が発生しても、他方の系統で操舵アシスト力を発生して運転者の操舵を支援する電動パワーステアリング装置が提案されている。

このような２系統の電動モータを備える電動パワーステアリング装置は、数多くの文献にあるようによく知られているが、例えば、特開２００７-３３１６３９号公報(特許文献１)には、次のような２系統の電動モータを使用した電動パワーステアリング装置が示されている。特許文献１には、ステータに巻回される巻線を２系統巻線に構成し、ステータに巻回される一方の系統の巻線を２分割して１８０°の対向位置に配置すると共に、他方の系統の巻線も２分割して、一方の系統の巻線位置と９０°回転した、１８０°の対向位置に配置した電動パワーステアリング装置が示されている。

特開２００７-３３１６３９号公報

ところで、電動パワーステアリング装置を使用したラックアシスト式の操舵装置においては、ラックケースとラック軸との間はゴムブーツによって覆われている。そして、このゴムブーツは、走行中に飛び跳ねた小石や、道路上の障害物によって往々にして破損することがある。そして、この状態で雨中を走行している時や、水溜り道路を走行している時に、ゴムブーツの破損個所から水分（以下、代表して雨水等と表記する）が浸入することが想定される。この場合、ラックアシスト式の操舵装置においては、電動パワーステアリング装置の電動モータがラック軸やゴムブーツより低い位置、いわゆる、地側に配置されていることが多く、ゴムブーツに浸入した雨水等が、更に電動モータのハウジング内部に浸入することになる。

そして、特許文献１においては、２系統の巻線は４分割してステータに巻かれているため、電動モータのハウジング内部に雨水等が浸入した場合、２系統の双方の巻線が雨水に浸漬するため、巻線の被覆が損傷していたりすると巻線の電気的な短絡現象を生じる恐れがあった。尚、ステータの巻線を２分割した構成の２系統巻線でも、巻線の巻回位置によって上述の課題を生じる恐れがある。そして、短絡現象によって電動モータが故障すると操舵アシスト力を発生することができなくなり、運転者の操舵が困難になる恐れが大きくなる。

本発明の目的は、ゴムブーツの破損によって電動モータのハウジング内へ雨水等が浸入して電気的な短絡現象を発生する環境になっても、できるだけ操舵アシスト機能を継続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使用した操舵装置を提供することにある。

本発明の特徴は、巻線が巻回されるステータを重力方向に対して上下に２領域に分割し、ステータの上側ステータ領域に一方の系統の巻線を巻回すると共に、ステータの下側ステータ領域に他方の系統の巻線を巻回し、更に、一方の系統の巻線の電力を一方の系統の電子制御手段によって制御すると共に、他方の系統の巻線の電力を他方の系統の電子制御手段によって制御する、ところにある。

本発明によれば、ゴムブーツの破損によって電動モータのハウジング内へ雨水等が浸入しても、少なくとも上側に巻回された巻線は電気的な短絡現象の発生を抑制されて、操舵アシストを継続することができるようになる。

電動パワーステアリング装置を使用したラックアシスト式の操舵装置の構成を示す構成図である。図1に示したラックアシスト部のＡ-Ａ断面を示す断面図である。ラックアシスト式の操舵装置に使用される電動パワーステアリング装置の外観斜視図である。図３に示す電動パワーステアリング装置の電動モータ部の断面図である。フロントブラケット側から見た電動モータ部の正面図である。電子制御部側から見たハウジングの側面部の一例を示す正面図である。電子制御部側から見たハウジングの側面部の他の例を示す正面図である。本発明の第１の実施形態になる電動モータの結線状態を説明する説明図である。本発明の第２の実施形態になる電動モータの結線状態を説明する説明図である。本発明の第３の実施形態になる電動モータの結線状態を説明する説明図である。

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。

図１は、ラックアシスト式の操舵装置（以下、電動パワーステアリングシステムと表記する）の構成を示している。電動パワーステアリングシステムは、運転者がステアリングホイール４２の操作を行った場合、その操舵力をラックケースに設けられた電動モータによりアシストするもので、モータ軸の延長上には減速機を介してラック軸４４を直線運動に変換する構造となっている。ステアリングホイール４２を運転者が操作すると、ステアリングシャフト４１の回転をトルクセンサ(図示せず)によって検出し、機電一体型の電動パワーステアリング装置４７に対して検出信号を伝送する。

その検出信号を基に制御装置は電動モータに駆動電流を通電し、これによって電動モータが回転される。ラック軸４４とモータ軸の間には減速機が配置されており、この減速機はモータ軸の回転力をラック軸４４を左右に動かす直線運動に変換するものである。この動作により、タイヤ４５が左右に旋回運動を行うものである。図１は、電動パワーステアリングシステムの全体構造を車両の前方から見た状態を示しており、ステアリングホイール４２の上面が「天側」を示し、電動パワーステアリング装置４７の下面が「地側」となり、電動パワーステアリング装置４７がラック軸４４よりも路面側に配置された状態を示している。

この場合、ラック軸４４とラックケース４３の接続部に配置されるゴムブーツ４８が破損した場合には、ゴムブーツ４８内に雨水等が浸入するようになる。浸入した雨水等は最も低い部分となる減速機ケース部４６に溜まり、減速機の錆びや、雨水に混じる砂が侵入することにより、減速機の機能を損なう可能性が有る。更に、減速機ケース部４６の下部に雨水等が溜まることで、減速機ケース部４６の隣に配置される電動パワーステアリング装置４７の電動モータのハウジング内部にも雨水等が浸入する。

このため、電動モータの巻線の被覆が損傷している場合にあっては、電動モータのハウジング内の雨水等によって結線短絡を生じてブレーキトルクが発生し、ラック軸４４を左右に動かすアシスト機能が得られず、ステアリングホイール４２の切りかえしが重くなる可能性が高くなる。もちろん、巻線の被覆が損傷していなくても結線短絡を生じる恐れがあることはいうまでもない。このため、電動パワーステアリング装置４７の内部に雨水等が浸入した場合でも、ラック軸４４のアシスト機能をできるだけ継続させる構成が必要である。

図２には、図1に示した減速機ケース部４６のＡ−Ａ断面を示している。電動パワーステアリング装置４７と減速機ケース部４６は、締結ボルト４０により相互に固定されている。減速機ケース部４６の内部には、モータプーリ１１、ギアプーリ３８が配置され、電動パワーステアリング装置４７に取付けられている電動モータのモータプーリ１１の回転力を、ベルト３９を介してギアプーリ３８に伝達している。減速機ケース部４６に内蔵された減速機構は、回転/直動変換機構によってラック軸４４を左右に動かす直線運動に変換し、この動作によってタイヤ４５を左右に旋回させる操舵アシスト機能を実行するものである。このような操舵アシスト機能を与える電動パワーステアリング装置は良く知られている技術である。

ここで、車両に対する各部品の搭載レイアウトは、重力方向で見て、減速機ケース部４６のステアリングシャフト４１の上面は天側であり、電動パワーステアリング装置４７の下面は地側となる。このため、ゴムブーツ４８が破損し、雨水等がラック軸４４の付近に浸入してきた場合、この雨水は、減速機ケース部４６の最も低い地側に配置される電動パワーステアリング装置４７に組付けられた、モータプーリ１１の近辺に溜まりやすい構造となっている。

図３は、減速機ケース部４６に取付けられる電動パワーステアリング装置４７を示しており、電動パワーステアリング装置４７は、電動モータ部３７と電子制御部３０とから構成されている。電動モータ部３７はハウジング１３とフロントブラケット１２から筐体が形成され、内部に電動モータが内蔵されている。電動モータのシャフト先端部分にはモータプーリ１１が設けられており、先に述べたように、モータプーリ１１の回転力はベルト３９を介してギアプーリ３８に伝えられるように構成されている。

モータプーリ１１の反対側には、制御基板及びＭＯＳＦＥＴを用いた電力変換回路から構成される電子制御装置が内蔵された電子制御部３０が配置されており、制御基板及び電力変換回路は、金属製のケース３１によって外周側を覆われ保護されている。また、制御基板及び電力変換回路への電源供給を行うためのコネクタ部３２がケース３１の外側に設けられている。

ここでは図示していないが、電動モータ部３７のフロントブラケット１２は減速機ケース部４６へシール溝２３にシール材(図示せず)を用いて防水機能を持たせて固定されている。先に述べたラックケース４３とラック軸４４の繋ぎ部分に設けられる、防水用のゴムブーツ４８は、経年劣化や外部からの機械的な衝撃により破損することが想定される。このため、ゴムブーツ４８の破損部分から雨水等が浸入し、この雨水は電動モータ部３７のハウジング１３内にまで浸入することがある。

上述したように、電動パワーステアリング装置４７の車両に対する搭載レイアウトは、図に示すように、重力方向で見て、ハウジング１３、ケース３１の円形部分の上半分が「天側」となり、下半分が「地側」となるレイアウトとなっている。

図４は図３に示した電動モータ部３７の断面を示したものであり、その構成を簡単に説明する。電動モータの中心部にはモータ軸２２が配置され、その先端部にはモータプーリ１１が配置されている。モータ軸２２の中央付近にはロータコア２０が２段スキューされた状態で固定されている。ロータコア２０の外周部には永久磁石２１が取り付けられ、その外周部を磁石カバー(図示せず)で覆っている。

モータ軸２２は、フロントブラケット１２に取り付けられたフロントベアリング１７と、ハウジング１３に取り付けられたリアベアリング１８によって支持されている。尚、リアベアリング１８は予圧ばね１９によってロータコア２０側に付勢されている。フロントブラケット１２は、ハウジング１３に締結ボルト２５で固定され、電動モータを密閉している。ただ、フロントブラケット１２とモータ軸２２の間には、モータ軸２２を回転させるために僅かの隙間が形成され、この隙間を介して雨水等がハウジング１３内に浸入してくるものである。

ハウジング１３の内部には、分割されたステータコア１４が溶接、又は非溶接で円環形状に形成されて、圧入、又は焼嵌めで固定されている。そして、ステータコア１４にボビン１５を取り付け、ボビン１５の外周部に上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂを巻回して固定子を形成する。ここで、上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂは２系統の巻線として形成されている。

つまり、上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂが巻回されるステータコア１４が、モータ軸２２の軸線（＝分割線）位置で、重力方向に対して直交する平面を境にして上下に、「天側」と「地側」の２領域に分割されている。そして、ステータコア１４の上側ステータ領域（分割線の上側）に一方の系統の上側巻線１６Ａを巻回すると共に、ステータコア１４の下側ステータ領域（分割線の下側）に他方の系統の下側巻線１６Ｂを巻回している。また、一方の系統の上側巻線１６Ａの電力は、一方の系統の電子制御手段によって制御され、他方の系統の下側巻線１６Ｂの電力は、他方の系統の電子制御手段によって、それぞれ個別に制御されるものである。これについては図７で詳細に説明する。

したがって、ハウジング１３内に雨水等が浸入してきた場合、最初に下側巻線１６Ｂが雨水等に接触し、その後に上側巻線１６Ａが雨水等に接触することになる。したがって、雨水等による結線短絡現象を生じる危険性は、上側巻線１６Ａより下側巻線１６Ｂの方が大きくなるが、上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂの両方が結線短絡する場合に比べて、上側巻線１６Ａを正常状態に継続している期間を長くできる。このように、操舵アシスト機能の能力は低下するが、その分だけ操舵アシスト機能を長く維持することが可能となる。

また、ハウジング１３の側面壁１３Ｓには貫通穴（図示せず）が設けられ、ステータコア１４に巻回された上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂの口出し線が、ハウジング１３の内部からモータ軸２２の長手方向に引き出されている。ハウジング１３の内部から引き出された上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂの口出し線は、モータプーリ１１の反対側に配置された電子制御部３０の電力変換回路の端子(図示せず)に、溶接又は半田で電気的に接続されている。電子制御部３０から電力を上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂに給電することでロータコア２０が回転され、これによってモータプーリ１１の回転力がベルト３９を介してギアプーリ３８に与えられることで、減速機構によってラック軸４４を左右に動かす直線運動に変換している。

更に、磁極センサ(図示せず)は、モータ軸２２のモータプーリ１１側とは反対側の電子制御部３０側に取り付けられ、電子制御部３０に設けられたＧＭＲ素子のような検出素子により、ロータの磁極位置を検出できるようになっている。

尚、図４には詳細に示していないが、電動モータ部３７の内部と電子制御部３０の内部が繋がる部分は、合成樹脂、又は金属等から作られた防水壁（図６Ａ、図６Ｂ参照）が形成されて防水対策を施している。これによって、電動モータ部３７のハウジング１３の内部に侵入した雨水等は、電子制御部３０の内部へ浸入しないので、電子制御部３０の電気的な安全性を確保することが可能となる。

図５は、上側巻線１６Ａ、下側巻線１６Ｂが巻回されたステータコア１４がハウジング１３に収納された状態を示している。分割されたステータコア１４にボビン１５を取付け、ボビン１５の外周部に夫々の巻線１６Ａ、１６Ｂが２連続巻線され、分割されたステータコア１４が溶接、又は非溶接で円環形状を保持しながら、圧入、又は焼嵌めにてハウジング１３の内周面に固定されている。

また、図５に示すモータ軸２２の軸線である分割線より上側の「天側」に位置する、ステータコア１４の上側領域（１８０°の領域）には、一方の系統（以下、Ａ系統と表記する）の３相巻線及び中性点巻線が配置されている。尚、各相の巻線は２連続巻線とするため、各相の巻線を２分割して渡り線２６を利用して接続している。

一方、モータ軸２２の軸線である分割線より下側の「地側」に位置する、ステータコア１４の下側領域（１８０°の領域）には、他方の系統（以下、Ｂ系統と表記する）の３相巻線及び中性点巻線が配置されている。尚、各相の巻線も２連続巻線とするため、各相の巻線を２分割して渡り線２６を利用して接続している。

電動モータ部３７のハウジング１３の内部での雨水等の溜まり方は、「地側」から溜まりやすい構造となっている。上述したように、「天側」にＡ系統の巻線１６Ａを配置し、「地側」にＢ系統の巻線１６Ｂを配置する構成としたので、雨水等の浸入による結線短絡が生じてブレーキトルクが発生すると、ステアリングホイール４２の切りかえしが重くなる動作状態は、「地側」に配置されるＢ系統の巻線１６Ｂ側から発生していくことになる。

Ｂ系統の巻線１６Ｂに結線短絡が生じた場合は、電子制御部３０によって巻線１６Ｂの中性点の結線を開放してブレーキトルクを解除すると共に、Ｂ系統の動作を停止する。一方で、「天側」のＡ系統の動作を継続させることによって、ハウジング１３の内部の「地側」が水没するまでは、約半分の操舵アシスト機能が得られる。したがって、この分だけステアリングの操舵アシスト機能を継続させることができ、ステアリングの操舵アシスト機能が停止するまでの期間を遅らせることができる。これによって、アシスト機能をできるだけ継続してワーステアリングシステムの機能安全性を向上させることができる。

図６Ａは、電子制御部３０からみた防水壁の形状を示している。この防水壁は、ハウジング１３の側面壁１３Ｓと、この側面壁１３Ｓに形成された口出し線引き出し開口に取り付けられた合成樹脂、又は金属製の巻線ガイド２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃとからなっている。側面壁１３Ｓと巻線ガイド２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃは防水性の接着剤で接着固定されている。

そして、「天側」にはＡ系統の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ａが形成され、「地側」にはＢ系統の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ｂが形成され、更に、分割線を境にしてＡ系統、及びＢ系統の中性点の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ｃが形成されている。

巻線ガイド２７Ａには、Ａ系統のＵ相口出し線５０ＡＵ、Ｖ相口出し線５０ＡＶ、Ｗ相口出し線５０ＡＷが設けられている。また、巻線ガイド２７Ｂには、Ｂ系統のＵ相口出し線５０ＢＵ、Ｖ相口出し線５０ＢＶ、Ｗ相口出し線５０ＢＷが設けられている。更に、巻線ガイド２７Ｃには、「天側」にＡ系統のＵ相中性口出し線５０ＡＵＮ、Ｖ相中性口出し線５０ＡＶＮ、Ｗ相中性口出し線５０ＡＷＮが設けられ、「地側」にＢ系統のＵ相中性口出し線５０ＢＵＮ、Ｖ相中性口出し線５０ＢＶＮ、Ｗ相中性口出し線５０ＢＷＮが設けられている。

各口出し線５０ＡＵ〜５０ＢＷＮは、巻線ガイド２７Ａ〜２７Ｃを用いて電子制御部３０の取付部との位置精度を確保しながら、ハウジング１３の内部から電子制御部３０側に案内される。各口出し線５０ＡＵ〜５０ＢＷＮと電子制御部３０との接続のために、各口出し線５０ＡＵ〜５０ＢＷＮの先端は絶縁被膜を剥離し、予備半田された状態(図示せず)とされている。

また、リアベアリング１８の隙間に対しても、カップ状の防水部材と接着剤を組み合せることで、電動モータ部３７と電子制御部３０の間の防水機能を持たせている。

また、図６Ｂは、電子制御部３０からみた防水壁の他の例の形状を示している。この防水壁５１は合成樹脂で作られた平板状であり、図４の側面壁１３Ｓに隣接して配置されるものである。そして、「天側」にはＡ系統の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ａが一体的に形成され、「地側」にはＢ系統の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ｂが一体的に形成され、更に、分割線を境にしてＡ系統、及びＢ系統の中性点の口出し線を案内する巻線ガイド２７Ｃが一体的に形成されている。

また、防水壁５１の外周縁とハウジング１３との隙間には防水性の接着剤(図示せず)等を塗布して、防水壁５１の固定と電動モータ部３７と電子制御部３０の間の防水機能を持たせている。

次に、２系統の巻線と電子制御部との結線回路について、図７〜図９を用いて説明する。ここで、図７〜図９示す分割線は、図４に示している分割線に対応しており、モータ軸２２の軸線（＝分割線）位置で、重力方向に対して直交する平面を境にして上下に、「天側」と「地側」の２領域に分割されていることを意味している。

図７において、電動モータ部３７の「天側」には、Ａ系統の巻線１６Ａを形成するＵ相の２連続巻線１６ＡＵ、Ｖ相の２連続巻線１６ＡＶ、Ｗ相の２連続巻線１６ＡＷが配置されている。そして、Ａ系統のＵ相口出し線５０ＡＵ、Ｖ相口出し線５０ＡＶ、Ｗ相口出し線５０ＡＷは、防水壁５１、或いは側面壁１３Ｓに形成された巻線ガイド２７Ａから電子制御部３０の「天側」に引き出されている。同様に、Ａ系統のＵ相中性口出し線５０ＡＵＮ、Ｖ相中性口出し線５０ＡＶＮ、Ｗ相中性口出し線５０ＡＷＮも、防水壁５１、或いは側面壁１３Ｓに形成された巻線ガイド２７Ｃから電子制御部３０の「天側」に引き出されている。

また、電子制御部３０の「天側」には、Ａ系統制御部３３が配置されており、Ａ系統制御部３３を構成するＡ系統電力変換回路３５は、上述のＡ系統の各相の口出し線５０ＡＵ〜５０ＡＷ、及び各相の中性口出し線５０ＡＵＮ〜５０ＡＷＮと接続されている。したがって、Ａ系統の各相の巻線１６ＡＵ〜１６ＡＷの電力はＡ系統制御部３３によって制御されるようになっている。ここで、Ａ系統制御部３３は、電源回路基板、電力変換回路基板、制御回路基板によって構成されており、これらはモータ軸２２の軸線方向に沿って、「天側」の領域に積層して配置されている。

同様に、電動モータ部３７の「地側」には、Ｂ系統の巻線１６Ｂを形成するＵ相の２連続巻線１６ＢＵ、Ｖ相の２連続巻線１６ＢＶ、Ｗ相の２連続巻線１６ＢＷが配置されている。そして、Ｂ系統のＵ相口出し線５０ＢＵ、Ｖ相口出し線５０ＢＶ、Ｗ相口出し線５０ＢＷは、防水壁５１に形成された巻線ガイド２７Ｂから電子制御部３０の「地側」に引き出されている。Ｂ系統のＵ相中性口出し線５０ＢＵＮ、Ｖ相中性口出し線５０ＢＶＮ、Ｗ相中性口出し線５０ＢＷＮも、防水壁５１に形成された巻線ガイド２７Ｃから電子制御部３０の「地側」に引き出されている。

また、電子制御部３０の「地側」には、Ｂ系統制御部３４が配置されており、Ｂ系統制御部３４を構成するＢ系統電力変換回路３６は、上述のＢ系統の各相の口出し線５０ＢＵ〜５０ＢＷ、及び各相の中性口出し線５０ＢＵＮ〜５０ＢＷＮと接続されている。したがって、Ｂ系統の各相の巻線１６ＢＵ〜１６ＢＷの電力はＢ系統制御部３４によって制御されるようになっている。ここで、Ｂ系統制御部３４も、電源回路基板、電力変換回路基板、制御回路基板によって構成されており、これらはモータ軸２２の軸線方向に沿って、「地側」の領域に積層して配置されている。

以上のような構成において、電動モータ部３７のハウジング１３の内部での雨水等の溜まり方は、「地側」から溜まりやすい。このため、「天側」にＡ系統の巻線１６Ａを配置し、「地側」にＢ系統の巻線１６Ｂを配置する構成としたので、雨水等の浸入による結線短絡が生じてブレーキトルクが発生してステアリングホイール４２の切りかえしが重くなる動作状態は、「地側」に配置されるＢ系統の巻線１６Ｂ側から発生していくことになる。

そして、Ｂ系統の巻線１６Ｂに結線短絡が生じた場合は、Ｂ系統制御部３４のＢ系統電力変換回路３６に設けた中性点リレー部で、巻線１６Ｂの中性点の結線を開放してブレーキトルクを解除すると共に、Ｂ系統の動作を停止する。一方で、「天側」のＡ系統の動作を継続させることによって、ハウジング１２の内部の「地側」が水没するまでは、約半分の操舵アシスト機能が得られる。

したがって、この分だけステアリングの操舵アシスト機能を継続させることができ、ステアリングの操舵アシスト機能が停止するまでの期間を遅らせることができる。これによって、アシスト機能をできるだけ継続してパワーステアリングシステムの機能安全性を向上させることができる。

また、電動モータ部３７と電子制御部３０の内部が繋がる部分には、防水機能を備える防水壁５１、１３Ｓを設けることで、電動モータ部３７のハウジング１３の内部に侵入した雨水等は、電子制御部３０の内部へは浸入しないので、電子制御部３０の雨水等に対する安全性が確保でき、システムの機能安全性を更に向上させる効果を得ることができる。更に、電子制御部３０もＡ系統とＢ系統の２系統化し、「天側」にＡ系統制御部３３を配置し、「地側」にＢ系統制御部３４を配置することで、雨水等が電子制御部３０に浸入してＢ系統制御部３４が故障した場合でも、電動モータをＡ系統制御部で駆動させることが可能となり、更に機能安全性を向上させることができる。

次に本発明の第２の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同じ構成についてはその説明を省略する。また、本実施例は実施例１と同じ作用、効果を奏するので、作用、効果について重複するものはその説明を省略する。本実施形態は、Ｂ系統制御部３４を「天側」と「地側」に跨った位置に配置した点で第１の実施形態と異なっている。

図８において、防水壁５１、或いは側面壁１３Ｓの「天側」の位置に巻線ガイド２７Ｂ、２７Ｃが形成され、Ｂ系統制御部３４は「天側」と「地側」に配置されている。Ｂ系統制御部３４を構成するＢ系統電力変換回路３６は、「天側」に配置され、Ｂ系統の各相の口出し線５０ＢＵ〜５０ＢＷ、及び各相の中性口出し線５０ＢＵＮ〜５０ＢＷＮと接続されている。

これにより、電動モータ３７に配置されるＡ系統の巻線１６Ａの各相の口出し線５０ＡＵ〜５０ＡＷ、及び各相の中性口出し線５０ＡＵＮ〜５０ＡＷＮと、Ｂ系統の巻線１６Ｂの各相の口出し線５０ＢＵ〜５０ＢＷ、及び各相の中性口出し線５０ＢＵＮ〜５０ＢＷＮは、全て「天側」に配置され、両系統のモータ各相及び中性点の口出し線、に対しての機能安全性を更に向上することができる。

尚、電子制御部３０を径方向に拡大すれば、Ａ系統制御部３３とＢ系統制御部３４の電源回路基板、電力変換回路基板、制御回路基板を「天側」に配置し、共用して用いることができるようになる。

次に本発明の第３の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同じ構成についてはその説明を省略する。また、本実施例も実施例１と同じ作用、効果を奏するので、作用、効果についても重複するものはその説明を省略する。本実施形態は、Ａ系統制御部３３、及びＢ系統制御部３４を「天側」に配置した点で第１の実施形態と異なっている。

図９において、防水壁５１、或いは側面壁１３Ｓの「天側」には巻線ガイド２７Ｂ、２７Ｃが形成され、更に、Ｂ系統制御部３４が配置されている。そして、Ｂ系統制御部３４を構成するＢ系統電力変換回路３６は、上述のＢ系統の各相の口出し線５０ＢＵ〜５０ＢＷ、及び各相の中性口出し線５０ＢＵＮ〜５０ＢＷＮと接続されている。

これによって、Ｂ系統制御部３４の配置位置が、実施例２に比べて更に高くなっているので、Ｂ系統制御部３４及び、電動モータ３７に配置されるＡ系統の巻線１６Ａの各相の口出し線５０ＡＵ〜５０ＡＷ、及び各相の中性口出し線５０ＡＵＮ〜５０ＡＷＮと、Ｂ系統の巻線１６Ｂの各相の口出し線５０ＢＵ〜５０ＢＷ、及び各相の中性口出し線５０ＢＵＮ〜５０ＢＷＮは、全て「天側」に配置され、両系統のモータ各相及び中性点の口出し線と両系統制御部に対しての機能安全性を更に向上することができる。

上述のように、Ａ系統制御部３３とＢ系統制御部３４の夫々の電源回路基板、電力変換回路基板、制御回路基板は、モータ軸２２の軸線方向に沿って、「天側」の領域に積層して配置される構成となるが、電子制御部３０を径方向に拡大すれば、Ａ系統制御部３３とＢ系統制御部３４の電源回路基板、電力変換回路基板、制御回路基板を「天側」に配置し、共用して用いることができるようになる。尚、電子制御部３０の「地側」の空間は、残存しているので他の構成部品を配置することができ、空間利用率を向上することができる効果も期待できる。

以上述べた通り本発明は、巻線が巻回されるステータを重力方向に対して上下に２領域に分割し、ステータの上側領域に一方の系統の巻線を巻回すると共に、ステータの下側領域に他方の系統の巻線を巻回し、更に、一方の系統の巻線の電力を一方の系統の電子制御手段によって制御すると共に、他方の系統の巻線の電力を他方の系統の電子制御手段によって制御する、構成とした。

これによれば、ゴムブーツの破損によって電動モータのハウジング内へ水分が浸入しても、少なくとも上側に巻回された巻線は電気的な短絡現象の発生を抑制されて、操舵アシストを継続することができるようになる。

尚、本発明は上記した実施形態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、上記した実施形態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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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。

１１…モータプーリ、１２…フロントブラケット、１３…ハウジング、１４…ステータコア、１５…ボビン、１６Ａ、１６ＡＵ、１６ＡＶ、１６ＡＷＢ…Ａ系統の巻線、１６Ｂ、１６ＢＵ、１６ＢＶ、１６ＢＷＢ…Ｂ系統の巻線、１７…フロントベアリング、１８…リアベアリング、１９…予圧ばね、２０…ロータコア、２１…永久磁石、２２…モータ軸、２３…シール溝、２５…締結ボルト、２６…渡り線、２７…巻線ガイド、３０…電子制御部、３１…金属製のケース、３２…コネクタ、３３…Ａ系統制御部、３４…Ｂ系統制御部、３５…Ａ系統電力変換回路、３６…Ｂ系統電力変換回路、３７…電動モータ部、３８…ギアプーリ、３９…ベルト、４０…締結ボルト、４１…ステアリングシャフト、４２…ステアリングホイール、４３…ラックケース、４４…ラック軸、４５…タイヤ、４６…減速機ケース、４７…電動パワーステアリング装置、４８…ゴムブーツ、５０ＡＵ…Ｕ相口出し線、５０ＡＶ…Ｖ相口出し線、５０ＡＷ…Ｗ相口出し線、５０ＡＵＮ…Ｕ相中性口出し線、５０ＡＶＮ…Ｖ相中性口出し線、５０ＡＷＮ…Ｗ相中性口出し線、５０ＢＵ…Ｕ相口出し線、５０ＢＶ…Ｖ相口出し線、５０ＢＷ…Ｗ相口出し線、５０ＢＵＮ…Ｕ相中性口出し線、５０ＢＶＮ…Ｖ相中性口出し線、５０ＢＷＮ…Ｗ相中性口出し線、５１…防水壁。

Claims

ステアリングシャフトに操舵アシスト力を付与する電動モータが収納されたハウジングからなる電動モータ部と、前記電動モータのモータ軸の出力部とは反対側の前記ハウジングの側面部側に配置された前記電動モータを制御する制御部を収納する電子制御部を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータの巻線が巻回されるステータを重力方向に対して上側ステータ領域と下側ステータ領域の２領域に分割し、前記ステータの前記上側ステータ領域に一方の系統の巻線を巻回すると共に、前記ステータの前記下側ステータ領域に他方の系統の巻線を巻回し、前記上側ステータ領域と前記下側ステータ領域は、前記電動モータの前記モータ軸の軸線を分割線として上下に分割されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御部が、前記一方の系統の巻線の電力を制御する一方の系統の電子制御手段と、前記他方の系統の巻線の電力を制御する他方の系統の電子制御手段とから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。
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電子制御部は、前記上側ステータ領域と前記下側ステータ領域に合わせて、上側領域と下側領域の２領域に分割され、
前記一方の系統の電子制御手段は、前記電子制御部の前記上側領域に配置され、前記他方の系統の電子制御手段は、前記電子制御部の前記下側領域に配置されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電子制御部は、前記上側ステータ領域と前記下側ステータ領域に合わせて、上側領域と下側領域の２領域に分割され、
前記一方の系統の電子制御手段は、前記電子制御部の前記上側領域に配置され、前記他方の系統の電子制御手段は、前記電子制御部の前記下側領域と前記上側領域に跨って配置されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電子制御部は、前記上側ステータ領域と前記下側ステータ領域に合わせて、上側領域と下側領域の２領域に分割され、
前記一方の系統の電子制御手段と前記他方の系統の電子制御手段は、前記電子制御部の前記上側領域に配置されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータ部と前記電子制御部と間には、前記電動モータ部からの水分の浸入を抑制する防水壁が形成されている
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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からの出力に基づきステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置を備えたラックアシスト式操舵装置において、
前記電動パワーステアリング装置として、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置を用いる
ことを特徴とするラックアシスト式操舵装置。