WO2008016040A1 - Système de servo-direction électrique - Google Patents

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WO2008016040A1
WO2008016040A1 PCT/JP2007/064964 JP2007064964W WO2008016040A1 WO 2008016040 A1 WO2008016040 A1 WO 2008016040A1 JP 2007064964 W JP2007064964 W JP 2007064964W WO 2008016040 A1 WO2008016040 A1 WO 2008016040A1
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WO
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control unit
gear box
reduction gear
electric motor
steering
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/064964
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takaaki Sekine
Naoki Hyoudou
Keiji Kashimoto
Original Assignee
Nsk Ltd.
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Publication date
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Priority to EP07791649A priority patent/EP2050654A4/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0403Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box
    • B62D5/0406Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box including housing for electronic control unit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Definitions

  • the present invention is an electric motor comprising a steering column having a steering shaft to which a steering torque is transmitted, and an electric motor for transmitting a steering assist force to the steering column via a reduction mechanism in a reduction gear box.
  • the present invention relates to a power steering device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-329866
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-329867
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005 329868
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-329869
  • a motor is housed in a part of a rack case or steering gear box in which a rack shaft is slidably housed or mounted.
  • a housing in which a control board for controlling the drive of the motor is accommodated is formed in a rack case or a steering gear box, and a control board inserted through the opening into a mounting boss formed at the bottom facing the opening of the housing.
  • the control board is equipped with a CPU on the front side, a capacitor, a power relay, etc. are arranged on the back side, and a support board, which is a heat sink, is projected, and FET ( A field effect transistor) is installed to form a bridge circuit.
  • the positive side of the bridge circuit is connected to the battery as the power source via the power relay, and the negative side is grounded!
  • a torque sensor composed of a magnetic sensor is incorporated in a column housing, The signal terminal of this torque sensor is directly connected to the control board so that the signal line is omitted.
  • the torque sensor composed of a magnetic sensor is built in the column housing, so that the EMC (electromagnetic compatibility) of the torque sensor circuit system is improved. Needs to be grounded to the vehicle body using a dedicated ground harness for the column housing, and this requires a ground harness.
  • ground wiring is required in both the column housing and the control circuit, so that the assembly workability of the electric power steering device is reduced and the two-path electric power steering device is reduced. If the ground wiring is wired to different parts of the vehicle, a relative potential difference will occur, resulting in a decrease in electromagnetic compatibility (EMC) and fluctuations in control accuracy due to the occurrence of the ground potential difference! /, There are unresolved issues.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and can improve the assembly workability by minimizing the ground processing of each part that requires the ground.
  • the purpose is to provide an electric power steering device capable of suppressing deterioration of electromagnetic environment compatibility and fluctuation of control accuracy!
  • an electric power steering apparatus includes a steering column having a steering shaft to which steering torque is transmitted, and a steering reduction shaft that is electrically conductive to the steering shaft.
  • An electric power steering apparatus including an electric motor that transmits a steering assist force via a speed reduction mechanism, the control unit including a control board mounted with a control circuit that controls driving of the electric motor on the speed reduction gear bot
  • the electric motor connecting part is electrically connected directly to the control unit! /
  • the reduction gear box and the control unit are connected to the ground between the control unit and the power feeding part. It is characterized in that it is made via a ground connection line arranged in the above.
  • the control unit includes a power module substrate on which a power module with heat generation for driving and controlling the electric motor is mounted;
  • the power module substrate includes at least an insulating frame that surrounds the power module substrate and includes a unit-side connection portion that connects the connection portion of the electric motor and a power connector to which the ground connection line is connected. It is mounted on a control unit mounting surface of a reduction gear box, and the ground connection line is connected to the reduction gear box via the one module board.
  • the control unit surrounds the board on which the control circuit is mounted, and the electric motor includes: An insulating frame having a unit side connecting portion for connecting a connecting portion and a power connector to which the ground connection line is connected; and a conductive cover that covers the control board, the power module board, and the insulating frame.
  • the ground connection line is connected to the reduction gear box via the conductive cover.
  • the electric power steering device is the control according to the invention according to claim 3, wherein the board is provided with a command value calculation unit for calculating a drive command value of the electric motor. Based on a drive command value from the command value calculation unit! /, And a power module substrate on which a power module with heat generation for driving and controlling the electric motor is mounted. As! /
  • the control unit includes a control board on which a command value calculation unit that calculates a drive command value of the electric motor is mounted;
  • a power module board on which a power module with heat generation for driving and controlling the electric motor is mounted, a unit side connection part that surrounds the control board and the power module board and connects a connection part of the electric motor, and the ground
  • An insulating frame having a power connector to which a connection line is connected, wherein the power module board is mounted on a control unit mounting surface of the reduction gear box, and between the ground connection line and the reduction gear box.
  • the electric power steering device is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the reduction gear box is made of a high thermal conductivity material. It is characterized by that.
  • the reduction gear box is formed by die-casting any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy. It is characterized by comprising.
  • the electric power steering device is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the reduction gear box houses a worm coupled to an output shaft of the electric motor.
  • a worm storage portion that stores the worm wheel connected to the steering shaft, a torque sensor storage portion that is connected to the worm wheel storage portion, stores the torque sensor, and is connected to the steering column;
  • the control unit mounting portion for mounting the control unit is formed on the outer periphery of the worm storage portion, the worm wheel storage portion and the torque sensor storage portion.
  • an electric power steering device is the control according to claim 8, wherein the tip of the torque sensor storage portion is used as a contraction stop of the steering column at the time of collapse.
  • the electric motor is driven and controlled in the reduction gear box.
  • the end position of the control unit mounted on the unit mounting part is set to the worm wheel storage part side of the contraction stagger.
  • a control unit including a circuit board on which a control circuit is mounted is mounted, and the connecting portion of the electric motor is electrically connected directly to the control unit! /, And to the ground of the reduction gear box and the control unit. Is connected via a ground connection line disposed between the control unit and the power supply unit.
  • a control unit common ground line As a result, the electromagnetic environment compatibility (EMC) of the reduction gearbox can be improved, and the number of parts and work man-hours can be reduced to improve the assembly workability of the electric power steering device. The effect that it can be made is acquired.
  • EMC electromagnetic environment compatibility
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of an electric power steering apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a left side view of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the main part of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the main part of the present invention viewed from the opposite direction to FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part at a reduction gear box position.
  • FIG. 8 is a front view showing a bus bar structure of an electric motor.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a relationship between a reduction gear box and a control board.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state where an external connection terminal of a torque sensor in a reduction gear box is passed through a control board.
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a main part representing a connection relationship between the electric motor and the control unit.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view showing the first ground connection path.
  • FIG. 13 is an overall configuration diagram showing ground connection to a battery.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an electric power steering device during collaboration.
  • FIG. 15 is a left side view of the electric power steering apparatus during collapse.
  • FIG. 16 is a plan view of the electric power steering apparatus during collapse.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view showing a second ground connection path in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an exploded view showing first and second ground connection paths in another embodiment of the present invention. It is a perspective view.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a modification of the bus bar of the electric motor.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example in which the first embodiment of the present invention is applied to a right-hand drive vehicle
  • FIG. 2 is a front view
  • FIG. 3 is a left side view
  • FIG. 4 is a plan view
  • FIG. Fig. 6 is an exploded perspective view of the main part.
  • 1 is a column-type electric power steering device, and a reduction gear box 4 is connected to a steering column 3 that rotatably houses a steering shaft 2 connected to a steering wheel (not shown).
  • the reduction gear box 4 is provided with an electric motor 5 composed of a brush motor whose axial direction is extended in a direction perpendicular to the axial direction of the steering column 3.
  • the steering column 3 has a double pipe structure of an inner pipe 3a and an outer pipe 3b that secures a predetermined collapse stroke by absorbing impact energy at the time of collapsing in a connecting portion with the reduction gear box 4. It has become.
  • the outer tube 3b and the reduction gear box 4 of the steering column 3 are attached to the vehicle body side by an upper mounting bracket 6 and a lower mounting bracket 7.
  • the lower mounting bracket 7 is formed by a mounting plate portion 7a that is attached to a vehicle body side member (not shown) and a pair of support plate portions 7b that extend in parallel with a predetermined distance on the lower surface of the mounting plate portion 7a.
  • the front end of the support plate portion 7b is pivotally connected to a support portion 4b formed integrally with a cover 4a disposed on the lower end side of the reduction gear box 4, that is, the vehicle front side, via a pivot 7c. .
  • the upper mounting bracket 6 includes a mounting plate portion 6a attached to a vehicle body side member (not shown), a rectangular frame-shaped support portion 6b formed integrally with the mounting plate portion 6a, and the rectangular shape. And a tilt mechanism 6c that supports the outer tube 3b of the steering column 3 formed on the frame-like support portion 6b.
  • the mounting plate portion 6a is composed of a pair of left and right force joints 6d attached to a vehicle body side member (not shown), and a sliding plate portion 6f fixed to these capsules 6d by resin injection 6e. When the load that moves the steering column 3 forward is applied to the steering column 3, sometimes the sliding plate 6f slides forward of the vehicle against the capsule 6d.
  • Jection 6e is sheared, and the shear load is configured to be a collabs start load. Further, by rotating the tilt lever 6g of the tilt mechanism 6c to release the support state, the tilt position of the steering column 3 can be adjusted up and down around the pivot 7c of the lower mounting bracket 7.
  • the steering shaft 2 has an input shaft 2a whose upper end is connected to a steering wheel (not shown), and a lower end of the input shaft 2a connected via a torsion bar 2b.
  • the output shaft 2c covers the torsion bar 2b.
  • the reduction gear box 4 is made of a material having high thermal conductivity and conductivity, such as aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy, one of which is die cast, for example. It is formed by molding.
  • the reduction gear box 4 includes a worm storage part 12 for storing the worm 11 connected to the output shaft 5a of the electric motor 5, and a central axis orthogonal to the central axis below the worm storage part 12.
  • a worm wheel housing part 14 for housing a worm wheel 13 that engages with a worm 11 and a torque sensor housing for housing a torque sensor 15 integrally and coaxially connected to the rear side of the worm wheel housing part 14 Part 16 and motor mounting part 17 for attaching the electric motor 5 formed on the open end face of the worm storage part 12 and mounting formed on the front end part of the steering column 3 formed on the rear end face of the torque sensor storage part 16
  • the column mounting part 18 for mounting the flange 2a, the worm wheel storage part 14 and the center of the worm wheel storage part 16 straddling a part of the worm storage part 12 and the worm wheel storage part 14
  • a control unit mounting section 20 for mounting the control unit 19 which is formed in a plane perpendicular to the line.
  • the torque sensor 15 magnetically detects the twisted state between the input shaft 2a and the output shaft 2c of the steering shaft 2 and transmits the steering torque transmitted to the steering shaft.
  • An external connection that is configured to detect with a pair of detection coils 15a and 15b and protrudes outward in parallel to the direction perpendicular to the central axis of the steering column 3 at the start and end of winding of the pair of detection coils 15a and 15b, respectively.
  • Terminals 15c, 15d and 15e, 15f is connected, and the projecting portions of these external connection terminals 15c to 15f are bent in parallel with the central axis of the steering column 3 at the central portion to form an L shape.
  • the electric motor 5 has a connection terminal directly connected to the built-in brush at a position close to the control unit 19 mounted on the control unit mounting section 20 at a position close to the mounting flange section 5b.
  • the bus bars 5c and 5d are formed so as to project rearwardly of the vehicle perpendicular to the axial direction of the electric motor 5 and substantially parallel to the central axis of the steering column 3.
  • a long hole 5e through which a fixing screw is passed is formed at the tip of these bus bars 5c and 5d.
  • each of the bus bars 5c and 5d is insulated from each other in a synthetic resin brush support 5f having an armature through hole in the center of the bottom, and two sets of brushes are provided.
  • the arc-shaped conductor portions 5i connected individually to 5g and 5h, and the terminal portions 5m and 5n extending in parallel outward from the mutually opposing ends of the arc-shaped conductor portions 5i and the force, are configured.
  • the electric motor 5 is mounted with its mounting flange portion 5b connected to the motor mounting portion 17 of the reduction gearbox 4 and the output shaft 5a connected to the worm 11 and the bus bars 5c and 5d extended to the rear of the vehicle body. .
  • control unit mounting portion 20 formed in the reduction gear box 4 is formed between the worm storage portion 12 and the upper side of the worm wheel storage portion 14 on the lower side, as is apparent with reference to FIG.
  • a flat mounting surface 20a is formed, and this and the flat mounting surface 20a formed on the upper surface of the torque sensor storage portion 16 and 20b perpendicular to it are formed in an L shape when viewed from the left side.
  • a frame mounting surface 20c having a narrow width is formed on the rear end surface of the motor mounting portion 17 in parallel with the flat mounting surface 20a and at a position behind the flat mounting surface 20a. Then, the external connection terminals 15 c to 15 f of the torque sensor 15 protrude from the central portion in the left-right direction of the flat surface 20 b in the torque sensor housing 16.
  • the control unit 19 mounted on the control unit mounting section 20 includes a NOREMI plate 22 that is directly fixed to the flat surface 20, and the NOREMIFF.
  • the aluminum plate 22 has a size that fits within the synthetic resin frame 24 and is placed on the flat surface 20 via a heat dissipating grease and screwed.
  • the module board 23 is a power module such as an H bridge circuit composed of power switching elements such as field effect transistors that drive and control the electric motor 5, and a pulse width modulation circuit that drives the power switching elements of this H bridge circuit. Is mounted on the front surface, and the back surface is in close contact with the aluminum plate 22 and screwed.
  • the synthetic resin frame 24 includes a frame body 24a having a rectangular frame shape, and a frame mounting surface of the reduction gear box 4 that is formed to project at a position facing the bus bars 5c and 5d of the electric motor 5 at the left end of the frame body 24a.
  • Each of the power connector 24e and the signal connector 24f has a connection connector insertion opening formed on the right end side so that the insertion direction of the external connection connector connected to them is from the right side of the vehicle body! RU
  • the control board 25 is provided with through holes 25a to 25d that directly pass through the external connection terminals 15c to 15f of the torque sensor 15 attached to the front surface of the synthetic resin frame 24, and a torque detection value from the torque sensor 15 is provided. Further, a steering assist current command value is calculated based on a detected vehicle speed value from a vehicle speed sensor (not shown), and current feedback control is performed based on the steering assist current command value and a detected motor current value output to the electric motor 5. Is used to calculate the voltage command value to the pulse width modulation circuit of the power module board 23, thereby controlling the micro control unit (MCU) that controls the steering assist force generated by the electric motor 5 and its peripheral devices. Implemented.
  • MCU micro control unit
  • the control board 25 has large parts such as a capacitor 25e and a power relay 25f on the upper side on the front side facing the power module board 23.
  • Micro-control on the bottom side on the back side Unit (MCU) 25g and its peripherals are arranged on the lower side.
  • the placement positions of large components such as capacitors 25e and power relays 25f are as shown in Fig. 7.
  • large components such as capacitors 25e and power relays 25f are arranged. Is located above the upper edge of the control unit mounting part 20 formed in the reduction gear box 4, and the tip of these large parts protrudes above the worm storage part 12 through the notch 22a formed in the upper part of the aluminum plate 22.
  • the projecting parts of these large parts are covered with a partial cover 27.
  • a partial cover 27 In this way, by arranging large components such as the capacitor 25e and the power relay 25f so as to protrude above the worm storage unit 12 above the control board 25, the upper side of the worm storage 12 in the reduction gear box 4 is arranged.
  • the empty space can be used effectively, and the thickness from the power module board 23 of the control unit 19 to the rear end face of the conductive cover 26 can be reduced, and the control unit 19 can be downsized. .
  • control unit 19 having the above configuration first applies heat release grease to the mounting position of the power module substrate 23 on the flat mounting surface 20a in the control unit mounting portion 20 of the reduction gear box 4. Then, the power module board 23 is placed on the heat dissipating grease and screwed to the flat mounting surface 20a, and then the synthetic resin frame 24 is placed on the flat mounting surface 20a and the periphery of the power module substrate 23 so as to surround it. Place it on the frame mounting surface 20c. Then, the mounting plate portion 24b of the synthetic resin frame 24 is similarly screwed to the frame mounting surface 20c of the reduction gear box 4.
  • an L-shaped ground pin 28 protruding from the power connector 24e into the synthetic resin frame 24 and bent upward is formed.
  • the through hole 25h of the control board 25 is passed through, and this through hole 25h is connected to the connection point 25i through a ground line (not shown) formed on the back side of the control board 25.
  • the lead frame 2 is formed on the surface of the power module board 23 at the connection point.
  • the lead frame 23a is connected, and the lead frame 23a is connected to the screw through hole 23b via a ground line (not shown) formed on the surface of the power module substrate 23.
  • the reduction gear box 4 is connected to the conductive cover 26 via screws 26a to 26c.
  • the reduction gear box 4, the conductive cover 26, and the control unit 19 are connected to the ground pin 28 of the power connector 24e, and the power connector 24e is connected to the battery ground harness 29 as a ground connection line as shown in FIG.
  • the battery 30 is connected to the battery 30 as a power feeding unit, and the negative terminal of the battery 30 is grounded to the vehicle body member 31.
  • the rear end face position of the cover 26 of the control unit 19 and the rearmost end position of the reduction gear box 4 are used for steering during collapse.
  • the thickness of the control unit 19 and the position of the flat mounting surface 20a of the control unit mounting part 20 so that it is positioned in front of the head of the bolt 18a that secures the mounting flange 3c of the steering column 3 that serves as a stopper when the column contracts Is set, and the control unit 19 is mounted at a position where the control unit 19 does not interfere with the moving member at the time of collapse, which will be described later.
  • a power connector 24e and a signal connector 24f are disposed on the opposite side of the control unit 19 from the electric motor 5, that is, on the right side of the vehicle, and the electric motor 5, the control unit 19, the power connector 24e and the signal connector 24f
  • the battery side connector and the network side connector can be easily connected to the power connector 24e and the signal connector 24f, and both the power connector 24e and the signal connector 24f are paired together.
  • the connection direction with the nectar is horizontal, so that ingress of water droplets and dust can be prevented.
  • the torque sensor 15 is placed in the torque sensor housing 16 of the reduction gear box 4, and the tips of the external connection terminals 15 c to 15 f are arranged along the outer periphery of the steering column 3. Fixed and arranged to extend to the rear of the car body.
  • control unit 19 is mounted on the control unit mounting portion 20 of the reduction gear box 4.
  • the synthetic resin frame 24 is placed on the flat mounting surface 20a so as to surround the power module substrate 23, and the mounting plate portion 24b is brought into contact with the frame mounting surface 2 Oc of the reduction gear box 4. Screw. Further, the control board 25 is placed in front of the synthetic resin frame 24, that is, on the rear side of the vehicle body, and the external connection terminals 15c to 15f of the torque sensor 15 are passed through the through holes 25a to 25d.
  • the control unit 19 is configured by soldering the 15 external connection terminals 15c to 15f and soldering the through hole 25h and the ground pin 28 and then attaching the conductive cover 26 and the partial cover 27.
  • the reduction gear box 4 has a steering shaft 2, a steering column 3, and a worm.
  • the control board 25 is connected to the ground via the ground pin 28 of the power connector 24e, and the power module board 23 is connected to the connection point 25i of the control board 25 via the lead frame 23a.
  • the aluminum plate 22 is grounded to the power board plate 23 through screws 23b, and the screws 22a to 22 are connected to the analog plate 22.
  • the first gear connection path is formed in which the reduction gear box 4 is grounded via c, and the conductive cover 26 and the partial cover 27 are grounded to the reduction gear box 4 via screws 26a to 26c. .
  • the first ground connection path is formed simply by assembling the control unit 19 to the reduction gear box 4, and the battery ground harness 29 having one end connected to the battery 30 is connected to the power connector 24e. As a result, the ground connection path is grounded to the negative terminal of the battery 30.
  • the electromagnetic environment compatibility (EMC) of the built-in torque sensor 15 can be improved by connecting the reduction gear box 4 to the ground.
  • EMC electromagnetic environment compatibility
  • the conductive cover 26 and the partial cover 27 of the control unit 19 are connected to the ground, radio noise generated by the switching elements such as FETs constituting the bridge circuit formed on the power module substrate 23 is radiated to the outside.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the reduction gear box 4 and the control unit 19 are grounded to the battery 30 via the common battery ground harness 29, the generation of an earth potential difference that does not cause an earth potential difference between the reduction gear box 4 and the control unit 10 occurs. Therefore, it is possible to reduce the electromagnetic compatibility (EMC) and fluctuations in control accuracy.
  • the bus bars 5c and 5d of the electric motor 5 can be electrically connected directly to the terminal block 24c of the control unit 19 without using a motor harness.
  • the external connection terminals 15c to 15f of the torque sensor 15 and the through holes 25a to 25d of the control board 25 can be directly and electrically connected without using a signal cable. Therefore, the control unit 19, the electric motor 5, and the torque sensor By minimizing the length of the electrical connection with the power supply 15 and minimizing the wiring resistance, power loss can be suppressed and electric noise can be reliably prevented.
  • a mounting plate portion 24b is formed in the vicinity of the terminal block 24c connected to the bus bars 5c and 5d of the electric motor 5 formed on the synthetic resin frame 24 in the control unit 19, and the mounting plate portion 24b is decelerated. Because it is fixed to the frame mounting surface 20 c formed on the motor mounting part 17 of the gear box 4, the terminal block 24c is different from the reduction gear box 4 due to the vibration of the vehicle, and stress concentration occurs on the terminal block 24c.
  • the force S is used to improve the rigidity of the terminal block 24c.
  • a reduction gearbox in which the power module substrate 23 with heat generation constituting the control unit 19 is formed of any one of aluminum, aluminum alloy, magnesium and magnesium alloy via the aluminum plate 22.
  • the control unit mounting part 20 in FIG. 4 is in contact with and connected to the flat mounting surface 20a! /, So that the heat generation of the power module board 23 is reduced to a large heat capacity through the aluminum plate 22 and heat radiation grease.
  • the power module board 23 can be reliably prevented from being overheated. In this way, by applying heat radiation grease between the aluminum plate 22 and the flat mounting surface 20a, the heat radiation effect on the reduction gear box 4 can be further improved by the force S.
  • the control unit 19 Furthermore, by arranging the control unit 19 above the torque sensor housing portion 16 of the reduction gear box 4, the axial length of the entire reduction gear box 4 can be shortened and the size can be reduced. it can.
  • a network connection connector such as CAN is attached to the signal connector 24f of the control unit 19 from the right side of the vehicle body.
  • a network connection connector such as CAN is attached to the signal connector 24f of the control unit 19 from the right side of the vehicle body.
  • the connection of the external connector to the power connector 24e and the signal connector 24f can be performed from the right side of the vehicle body, so that the connection between both can be easily performed.
  • the sliding plate portion 6f is fixed to the capsule 6d constituting the mounting plate portion 6a by the resin injection 6e.
  • the tilt lock state is released by rotating the tilt lever 6g of the upper mounting bracket 6, and in this state, the steering column 3 is attached to the lower mounting bracket. By rotating around the pivot axis 7c of 7, the position of the chino can be adjusted.
  • the steering assist control process is executed by the micro control unit (MCU).
  • MCU micro control unit
  • a steering assist current command value is calculated based on detection values of the torque sensor 15 and a vehicle speed sensor (not shown).
  • a current feedback process is executed based on the steering assist current command value and the motor current detected by the motor current detection unit to calculate a voltage command value.
  • a steering assist force corresponding to the steering torque of the steering wheel is generated from the electric motor 5, and this steering assist force is transmitted to the output of the steering shaft via the worm 11 and the worm wheel 13.
  • the steering wheel can be operated with a light steering force.
  • the ground connection path between the control unit 19 and the reduction gear box 4 is a ground connection path different from that of the first embodiment.
  • the ground connection path in the control unit 19 is a second ground connection path different from the first ground connection path in the first embodiment. I'm going.
  • the second ground connection path is configured such that the ground pin 28 of the power connector 24e is passed through the through hole 25h of the control board 25 to connect the control board 25 to the ground, and this through hole 25h Then, a ground line 41 is formed on the connection terminal 40 provided on the surface of the control board 25, and the connection terminal 40 is brought into contact with the conductive cover 26 so that the conductive cover 26 is connected to the conductive cover 26, and the conductive cover 26 is connected to the screw.
  • the reduction gear box 4 is connected to the ground, and the power module board 23 is also connected to the flat mounting surface 20a through the aluminum plate 22. Do I am doing so.
  • the reduction gearbox 4 by connecting the battery ground harness 29 having one end connected to the battery 30 to the power connector 24e of the control unit 19, the reduction gearbox 4, the electric motor 5, and the control unit 19 are connected.
  • the second ground connection path can be easily formed by assembling the control unit 19 to the reduction gear box 4.
  • the first ground connection path connecting the control board 25, the power module board 23, the aluminum plate 22, the reduction gear box 4, the conductive cover 26, and the partial force bar 27 in the first embodiment in order In the second embodiment, the control board 25, the conductive cover 26, the reduction gear box, the aluminum plate 22, and the second ground connection path that connects the power module board 23 in this order may be formed in parallel. In this case, since a double ground connection path is formed, even if one of the ground connection paths is disconnected or poorly connected, the other ground connection path This ensures that the ground connection can be maintained.
  • the present invention is not limited to this.
  • the power module substrate 23 itself may be made of an aluminum substrate, and the aluminum plate 22 may be omitted.
  • the force described for the case where the bus bars 5c and 5d of the electric motor 5 extend linearly is not limited to this.
  • the bus bar 5c And 5d may be bent once in the axial direction of the electric motor 5 and then extended outward in a direction perpendicular to the axial direction.
  • elasticity is secured at the bent portions of the bus bars 5c and 5d. Therefore, the residual stress generated when the terminal and the terminal block are connected can be alleviated, and the life of the bus bars 5c and 5d can be extended.
  • the electric motor 5 may be protruded in the axial direction and extended outward in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the contact surface between the bus bars 5c and 5d and the terminal block 24c of the control unit 19 is a plane including the mounting surface P1 that contacts the motor mounting surface 17 of the reduction gear box 4 of the mounting flange portion 5b of the electric motor 5.
  • the output shaft 5a of the electric motor 5 is reduced, it is mounted while rotating the motor 5 in the circumferential direction when it is connected to the worm 11 of the speed reduction gearbox 4 by the selection coupling or spline coupling.
  • the bus bars 5c and 5d and the mounting flange 5b can be rotated without interfering with the terminal block 24c of the control unit 19, so that the assembly work to the reduction gear box 4 of the electric motor 5 is easy. It can be carried out.
  • the force described in the case where the electric motor 5 is provided with the bus bars 5c and 5d and the control unit 19 is provided with the terminal block 24c is not limited to this.
  • a terminal block may be provided in 5 and a bus bar may be provided in the control unit 19, and the external connection terminal is not limited to the bus bar, and any electric connection terminal can be used.
  • the force described for the case where the external connection terminals 15c to l 5f of the torque sensor 15 are bent in an L shape and passed through the through holes 25a to 25d of the control board 25.
  • a funnel-like shape is formed on the through side of the external connection terminals 15c to 15f of the through holes 25a to 25d.
  • a guide member having a guide surface may be provided.
  • the force S described when the external connection terminals 15c to 15f of the torque sensor 15 are formed in an L-shape the external connection terminal is not limited to this.
  • 15c to 15f are straight and soldered along the connection land formed on the control board 25, such as by soldering, or they are clamped on the control board 25 using the external connection terminals as clip terminals. You may make it do.
  • the flat mounting surface 20a of the control unit mounting portion 20 of the reduction gear box 4 is a plane orthogonal to the central axis of the steering column 3 .
  • the present invention is not limited to this.
  • the flat mounting surface 20a may be a surface inclined with respect to a surface orthogonal to the central axis of the steering column 3.
  • the electric motor 5, the control unit 19, and the connector 2 Forces described for the case where 4e and 24f are arranged in a straight line along a line perpendicular to the central axis of the steering column 3, but not limited to this.
  • a straight line along a line intersecting the central axis of the steering column 3 You may make it arrange
  • the power connector 24e and the signal connector 24f of the control unit 19 have the force described in the case where the connection opening is on the right end side.
  • the external connector may be mounted from the axial direction of the steering column 3 in the direction along the axial direction of 3.
  • the control unit 19 when the control unit 19 is configured, first, the power module substrate 23 is screwed to the flat mounting surface 20a, and then the synthetic resin frame 24 is fixed, and this synthetic resin is fixed.
  • the case where the control board 25 is screwed to the frame 24 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the power module board 23 and the control board 25 are attached to the synthetic resin frame 24, and then the synthetic resin frame 24 is flattened. It may be fixed to the mounting surface 20a, or a part of the synthetic resin frame 24 and the power module board 23 may be fastened together! /.
  • the synthetic module frame 24 is fixed by screwing the module module substrate 23 to the flat mounting surface 20a, and the synthetic resin is fixed.
  • the case where the control board 25 is screwed to the frame 24 has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the power module board 23 and the control board 25 are attached to the synthetic resin frame 24 and then the synthetic resin frame 24 is attached. May be fixed to the flat mounting surface 2 Oa, or a part of the synthetic resin frame 24 and the power module board 23 may be fastened together! /.
  • the force S described in the case where a brush motor is applied as the electric motor 5 may be applied, and a brushless motor that is not limited to this may be applied.
  • the bus bars 5c and 5d are connected to the power supply side of the excitation coil of each phase, and the brushless motor is driven on the power module substrate 23.
  • the inverter circuit having a field effect transistor (FET) and the field effect of the inverter circuit A gate drive circuit that drives the gate of the transistor with a pulse width modulation signal may be mounted.
  • FET field effect transistor
  • a gate drive circuit that drives the gate of the transistor with a pulse width modulation signal may be mounted.
  • the present invention is not limited to this, and when applied to a left-hand drive vehicle, the reduction gear box 4
  • the electric motor 5 and the control unit 19 are arranged symmetrically with respect to the vertical plane passing through the central axis of the steering column 3, that is, the electric motor 4 is arranged on the right side of the control unit 19 and the power connector of the control unit 19 24e and signal connector 24f may be arranged on the left side.
  • electric motor 4 may be disposed outside the vehicle, and power supply connector 24e and signal connector 24f may be disposed inside the vehicle.
  • a control unit including a board on which a control circuit for driving and controlling the electric motor is mounted is mounted on the reduction gear box, and the connection portion of the electric motor is electrically connected directly to the control unit. Since the reduction gear box and the control unit are connected to the ground via a ground connection line disposed between the control unit and the power feeding unit, the reduction gear box and the control unit are connected to a common ground. It can be grounded to the power feeding section via the wire, and the electromagnetic environment compatibility (EMC) of the reduction gearbox can be improved, and the number of parts and work man-hours can be reduced to improve the assembly workability. An electric power steering device that can be used is obtained.
  • EMC electromagnetic environment compatibility

Description

明 細 書
電動パワーステアリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラ ムと、該ステアリングコラムに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝 達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば特許文献 1 (特開 2005— 329 866号公報)、特許文献 2 (特開 2005— 329867号公報)、特許文献 3 (特開 2005 329868号公報)及び特許文献 4 (特開 2005— 329869号公報)に記載されてい るように、ラック軸が摺動自在に収容あるいは装着されるラックケース又はステアリング ギヤボックスの一部にモータが収容され、前記モータを駆動制御する制御基板が収 容されるハウジングがラックケース又はステアリングギヤボックスに形成され、ハウジン グの開口に対向する底部に形成された取付ボスに前記開口から揷入された制御基 板が当接されると、モータからハウジングに突設されたモータ側接続端子に制御基 板に設けられた基板接続端子が互いに接触して電気的に接続される電動パワース テアリング装置が提案されている。ここで、制御基板には、表面側に CPUが取付けら れ、裏面側にコンデンサ、パワーリレー等が配設されていると共に、ヒートシンクであ る支持基板が突設され、この支持基板に FET (電界効果トランジスタ)が取付けられ てブリッジ回路が構成され、ブリッジ回路のプラス側をパワーリレーを介して電源であ るバッテリに接続し、マイナス側をアースして!/、る。
発明の開示
[0003] しかしながら、上記特許文献;!〜 4に記載の従来例にあっては、制御基板に形成し た基板側接続端子に電動モータに形成したモータ側接続端子を接続し、トルクセン サと制御基板に形成したコネクタとを信号線で接続し、さらに制御基板に配設された 4つの FETで構成されるブリッジ回路のプラス側がバッテリに接続され、マイナス側を アースするようにしており、アースするにはアース線を車体側部材に接続する必要が あり、これが面倒であると共に、アース不良を生じる原因ともなるという未解決の課題 力 Sある。
[0004] しかも、電動パワーステアリング装置としてコラム型の電動パワーステアリング装置 では、例えば特開 2004— 131047号公報に記載されているように、コラムハウジング に磁気センサで構成されるトルクセンサを内蔵させ、このトルクセンサの信号端子を 制御基板に直接接続して信号線を省略するようにしている。このように、コラム型の電 動パワーステアリング装置では磁気センサで構成されるトルクセンサをコラムハウジン グに内蔵させる関係で、トルクセンサの回路系の EMC (電磁環境適合性)を向上さ せるためにはコラムハウジング専用のグランドハーネスを使用して車体側にグランド する必要があり、このためのグランドハーネスが必要となる。
[0005] このように、コラム型の電動パワーステアリング装置では、コラムハウジング及び制御 回路の双方でグランド配線を必要とするので、電動パワーステアリング装置の組付作 業性が低下すると共に、 2経路のグランド配線を、車両の異なった部位に夫々配線す ることにより相対的な電位差が生じ、アース電位差の発生に伴う電磁環境適合性 (E MC)の低下や制御精度の変動を生じると!/、う未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、グ ランドを必要とする各部のグランド処理を必要最小限として組付作業性を向上するこ とができると共に、電磁環境適合性の低下や制御精度の変動を抑制することができ 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!/、る。
[0006] 上記目的を達成するために、請求項 1に係る電動パワーステアリング装置は、操舵 トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリ ングシャフトに導電性の減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達 する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボッ タスに前記電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ュ ニットが装着され、該制御ユニットに前記電動モータの接続部が電気的に直接接続 されて!/、ると共に、前記減速ギヤボックス及び前記制御ユニットのグランドへの接続を 当該制御ユニットと給電部との間に配設したグランド接続線を介して行うようにしたこ とを特徴としている。 [0007] また、請求項 2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 1に係る発明におい て、前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジユー ルを実装したパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板を囲繞し、前記電 動モータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド接続線が接続される電 源コネクタとを有する絶縁フレームとを少なくとも含み、前記パワーモジュール基板が 前記減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、前記グランド接続線が当該 ノ ヮ一モジュール基板を介して前記減速ギヤボックスに接続されていることを特徴と している。
[0008] さらに、請求項 3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 1に係る発明におい て、前記制御ユニットは、前記制御回路を実装した基板と、該基板を囲繞し、前記電 動モータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド接続線が接続される電 源コネクタとを有する絶縁フレームと、前記制御基板、前記パワーモジュール基板及 び前記絶縁フレームを覆う導電性カバーとを少なくとも含み、前記グランド接続線が 前記導電性カバーを介して前記減速ギヤボックスに接続されていることを特徴として いる。
[0009] さらにまた、請求項 4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 3に係る発明に おいて、前記基板は、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実 装した制御基板と、前記指令値演算部からの駆動指令値に基づ!/、て前記電動モー タを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュールを実装したパワーモジュール基板とで 構成されてレ、ることを特徴として!/、る。
なおさらに、請求項 5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 1に係る発明に おいて、前記制御ユニットは、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算 部を実装した制御基板と、前記電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュ ールを実装したパワーモジュール基板と、前記制御基板及び前記パワーモジュール 基板を囲繞し、前記電動モータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド 接続線が接続される電源コネクタとを有する絶縁フレームとを少なくとも含み、前記パ ヮーモジュール基板が前記減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、前記 グランド接続線と前記減速ギヤボックスとの間に、前記パワーモジュール基板を介し て前記減速ギヤボックスに接続する第 1のグランド接続経路と、前記導電性カバーを 介して前記減速ギヤボックスに接続する第 2のグランド接続経路とが並列に形成され ていることを特 ί毁としている。
[0010] また、請求項 6に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 1乃至 5の何れか 1つ に係る発明におレ、て、前記減速ギヤボックスは高熱伝導性材料で構成されてレ、るこ とを特徴としている。
さらに、請求項 7に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 6に係る発明におい て、前記減速ギヤボックスはアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及び マグネシウム合金の何れ力、 1つをダイキャスト成形することにより構成されていることを 特徴としている。
[0011] さらに、請求項 8に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 1乃至 7の何れか 1 つに係る発明において、前記減速ギヤボックスは、前記電動モータの出力軸に連結 されたウォームを収納するウォーム収納部と、前記ステアリングシャフトに連結された ウォームホイールを収納するウォームホイール収納部と、該ウォームホイール収納部 と連接して前記トルクセンサを収納し且つステアリングコラムと連結するトルクセンサ 収納部とを少なくとも有し、前記ウォーム収納部、ウォームホイール収納部及びトルク センサ収納部の外周部に前記制御ユニットを装着する制御ユニット装着部が形成さ れてレ、ることを特 ί毁として!/、る。
[0012] さらにまた、請求項 9に係る電動パワーステアリング装置は、請求項 8に係る発明に ぉレ、て、前記トルクセンサ収納部の先端をコラプス時のステアリングコラムの収縮スト ツバとし、前記制御ユニット装着部に装着された制御ユニットの収縮ストツバ側端面位 置が収縮ストツバよりウォームホイール収納部側に設定されていることを特徴としてい 本発明によれば、減速ギヤボックスに電動モータを駆動制御する制御回路を実装 した基板を含む制御ユニットが装着され、該制御ユニットに前記電動モータの接続部 が電気的に直接接続されて!/、ると共に、前記減速ギヤボックス及び前記制御ユニット のグランドへの接続を当該制御ユニットと給電部との間に配設したグランド接続線を 介して行うようにしたので、減速ギヤボックス及び制御ユニットを共通のグランド線を 介して給電部にグランドするので、減速ギヤボックスの電磁環境適合性 (EMC)を向 上させることができると共に、部品点数及び作業工数を減少させて、電動パワーステ ァリング装置の組付作業性を向上させることができるという効果が得られる。
[0013] また、制御ユニットと減速ギヤボックスとの間のグランド接続経路を、導電性カバー を介して形成するようにすることにより、制御ユニット自体の電磁環境適合性を向上さ せること力 Sでさる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]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斜視図である。
[図 2]本発明による電動パワーステアリング装置の正面図である。
[図 3]図 2の左側面図である。
[図 4]図 2の平面図である。
[図 5]本発明の要部の分解斜視図である。
[図 6]図 5とは逆方向から見た本発明の要部の分解斜視図である。
[図 7]減速ギヤボックス位置における要部を拡大して示す縦断面図である。
[図 8]電動モータのバスバー構造を示す正面図である。
[図 9]減速ギヤボックスと制御基板との関係を示す斜視図である。
[図 10]減速ギヤボックスにおけるトルクセンサの外部接続端子を制御基板に揷通した 状態を示す斜視図である。
[図 11]電動モータと制御ユニットとの接続関係を表す要部を拡大して示す斜視図で ある。
[図 12]第 1のグランド接続経路を示す分解斜視図手ある。
[図 13]バッテリへのグランド接続を示す全体構成図である。
[図 14]コラブス時の電動パワーステアリング装置を示す斜視図である。
[図 15]コラプス時の電動パワーステアリング装置の左側面図である。
[図 16]コラプス時の電動パワーステアリング装置の平面図である。
[図 17]本発明の第 2の実施形態における第 2のグランド接続経路を示す分解斜視図 である。
[図 18]本発明の他の実施形態における第 1及び第 2のグランド接続経路を示す分解 斜視図である。
[図 19]電動モータのバスバーの変形例を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 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、本発明の第 1の実施形態を右ハンドル車に適用した場合の一例を示す斜 視図、図 2は正面図、図 3は左側面図、図 4は平面図、図 5及び図 6は要部の分解斜 視図である。
図 1において、 1はコラム型の電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイ ール(図示せず)に連結されたステアリングシャフト 2を回転自在に内装するステアリ ングコラム 3に、減速ギヤボックス 4が連結され、この減速ギヤボックス 4に、軸方向が ステアリングコラム 3の軸方向と直交する方向に延長されたブラシモータで構成される 電動モータ 5が配設されて!/、る。
[0016] ここで、ステアリングコラム 3は、減速ギヤボックス 4との連結部にコラプス時の衝撃ェ ネルギを吸収して所定のコラプスストロークを確保する内管 3a及び外管 3bの 2重管 構造となっている。そして、ステアリングコラム 3の外管 3b及び減速ギヤボックス 4がァ ッパ取付ブラケット 6及びロア取付ブラケット 7によって車体側に取付けられている。 ロア取付ブラケット 7は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部 7aと、こ の取付板部 7aの下面に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部 7bとで 形成されている。そして、支持板部 7bの先端が、減速ギヤボックス 4の下端側即ち車 体前方側に配設したカバー 4aに一体形成された支持部 4bに枢軸 7cを介して回動 自在に連結されている。
[0017] また、アツパ取付ブラケット 6は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部 6 aと、この取付板部 6aに一体に形成された方形枠状支持部 6bと、この方形枠状支持 部 6bに形成されたステアリングコラム 3の外管 3bを支持するチルト機構 6cとを備えて いる。ここで、取付板部 6aは、車体側部材(図示せず)に取付けられる左右一対の力 プセル 6dと、これらカプセル 6dに樹脂インジェクション 6eによって固定された摺動板 部 6fとで構成され、衝突時にステアリングコラム 3に車体前方に移動させる荷重が作 用することにより、カプセル 6dに対して摺動板部 6fが車体前方に摺動して樹脂イン ジェクシヨン 6eが剪断され、その剪断荷重をコラブス開始荷重となるように構成されて いる。また、チルト機構 6cのチルトレバー 6gを回動させて支持状態を解除することに より、ステアリングコラム 3をロア取付ブラケット 7の枢軸 7cを中心として上下にチルト 位置調整可能とされている。
[0018] また、ステアリングシャフト 2は、図 7に示すように、上端がステアリングホイール(図 示せず)に連結される入力軸 2aと、この入力軸 2aの下端にトーシヨンバー 2bを介して 連結されたトーシヨンバー 2bを覆う出力軸 2cとで構成されている。
さらに、減速ギヤボックス 4は、図 5〜図 7に示すように、高熱伝導性及び電導性を 有する材料例えばアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマグネシゥ ム合金の何れ力、 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。
[0019] この減速ギヤボックス 4は、電動モータ 5の出力軸 5aに連接されたウォーム 11を収 納するウォーム収納部 12と、このウォーム収納部 12の下側にその中心軸と直交する 中心軸を有しウォーム 11に嚙合するウォームホイール 13を収納するウォームホイ一 ル収納部 14と、このウォームホイール収納部 14の後方側に一体に同軸的に連結さ れたトルクセンサ 15を収納するトルクセンサ収納部 16と、ウォーム収納部 12の開放 端面に形成された電動モータ 5を取付けるモータ装着部 17と、トルクセンサ収納部 1 6の後端面に形成されたステアリングコラム 3の前端部に形成された取付フランジ 2a を取付けるコラム取付部 18と、ウォーム収納部 12とウォームホイール収納部 14の一 部に跨がってウォームホイール収納部 14及びトルクセンサ収納部 16の中心軸線と 直交する平面内に形成された制御ユニット 19を装着する制御ユニット装着部 20とを 備えている。そして、減速ギヤボックス 4力 コラム取付部 18にステアリングコラム 3の 取付フランジ 3cを当接させた状態でボルト 18aによってステアリングコラム 3に固定さ れている。
[0020] ここで、トルクセンサ 15は、図 7に示すように、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に伝達された 操舵トルクを一対の検出コイル 15a及び 15bで検出するように構成され、これら一対 の検出コイル 15a及び 15b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 15c, 15d及び 15e, 15fが接続され、これら外部接続端子 15c〜 15f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字状に形成されている。
[0021] また、電動モータ 5には、その取付フランジ部 5bに近い位置における制御ユニット 装着部 20に装着された制御ユニット 19に近接対向する位置に、内蔵するブラシに直 結する接続端子としてのバスバー 5c及び 5dが電動モータ 5の軸心方向と直角な車 体後方に向け且つステアリングコラム 3の中心軸と略平行となるように突出形成されて いる。これらバスバー 5c及び 5dの先端部に固定ネジを揷通する長孔 5eが穿設され ている。
ここで、バスバー 5c及び 5dの夫々は、図 8に示すように、底部中央にァーマチュア 揷通孔を有する合成樹脂製のブラシ支持体 5f内に互いに絶縁されて配設されて、 2 組のブラシ 5g, 5hに個別に接続された円弧状導体部 5i及び と、これら円弧状導体 部 5i及び の互いに対向する一端から外方に平行に延長する端子部 5m及び 5nと 力、ら構成されている。そして、電動モータ 5がその取付フランジ部 5bを減速ギヤボック ス 4のモータ装着部 17に、その出力軸 5aにウォーム 11を連結すると共に、バスバー 5c及び 5dを車体後方に延長させて取付けられている。
[0022] さらに、減速ギヤボックス 4に形成された制御ユニット装着部 20は、図 9を参照して 明らかなように、ウォーム収納部 12とその下側のウォームホイール収納部 14の上部 側とで平坦取付面 20aが形成され、これとトルクセンサ収納部 16の上面に形成した 平坦取付面 20aと直交する 20bとで左側面から見て L字状に形成されて!/、る。また、 モータ装着部 17の後端面にも平坦取付面 20aと平行でこの平坦取付面 20aより後方 側位置に幅狭のフレーム取付面 20cが形成されている。そして、トルクセンサ収納部 16における平坦面 20bの左右方向の中央部からトルクセンサ 15の外部接続端子 15 c〜; 15fが突出されている。
[0023] この制御ユニット装着部 20に装着される制御ユニット 19は、図 5、図 6及び図 10に 示すように、平坦面 20に直接固定される ノレミプレート 22と、この ノレミフ。レート 22に 固定されるパワーモジュール基板 23と、これらアルミプレート 22及びパワーモジユー ル基板 23を囲繞する絶縁フレームとしての合成樹脂フレーム 24と、この合成樹脂フ レーム 24の正面に装着された制御基板 25と、これらを覆う導電性カバー 26とで構成 されている。
[0024] ここで、アルミプレート 22は、合成樹脂フレーム 24内に納まる大きさで放熱グリース を介して平坦面 20に載置されてビス止めされている。
ノ ヮ一モジュール基板 23は、電動モータ 5を駆動制御する電界効果トランジスタ等 のパワースイッチング素子で構成される Hブリッジ回路やこの Hブリッジ回路のパワー スイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等のパワーモジュールを表面に実装 し、裏面がアルミプレート 22に密着されてビス止めされている。
[0025] 合成樹脂フレーム 24は、長方形枠状のフレーム本体 24aと、このフレーム本体 24a の左端における電動モータ 5のバスバー 5c及び 5dに対向する位置に突出形成され た減速ギヤボックス 4のフレーム取付面 20cに固定する取付板部 24bと、この取付板 部 24bから L字状に突出された図 11に示すように電動モータ 5のバスバー 5c及び 5d を電気的に接続する端子台 24cと、フレーム本体 24aの右端における中央位置に配 設された後述するバッテリ 30に接続される電源コネクタ 24e及び車体の各部の制御 機器とのデータの授受を行う CANなどのネットワークに接続する信号コネクタ 24fと がー体に構成されている。これら電源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fの夫々は、こ れらに接続する外部の接続コネクタの揷入方向が車体の右側面側から行うように右 端側に接続コネクタ揷入開口が形成されて!、る。
[0026] 制御基板 25は、合成樹脂フレーム 24の正面に取付けられるトルクセンサ 15の外部 接続端子 15c〜15fを直接揷通するスルーホール 25a〜25dが穿設され、トルクセン サ 15からのトルク検出値や図示しない車速センサからの車速検出値に基づいて操 舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ 5に出力するモ ータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワーモジュール基 板 23のノ ルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ 5で発 生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット(MCU)やその周辺機 器を実装している。
[0027] 具体的には、制御基板 25は、図 5及び図 6に示すように、パワーモジュール基板 2 3と対向する前面側における上部側にコンデンサ 25e、パワーリレー 25f等の大型部 品が左右方向に整列されて配置され、その背面側には下部側にマイクロコントロール ユニット(MCU) 25gやその周辺機器が下部側に配設されている。ここで、コンデン サ 25e、パワーリレー 25f等の大型部品の配置位置は、図 7に示すように、制御基板 25を合成樹脂フレーム 24に取付けたときに、コンデンサ 25e、パワーリレー 25f等の 大型部品が減速ギヤボックス 4に形成した制御ユニット装着部 20の上端縁より上方 の位置となり、これら大型部品の先端がアルミプレート 22の上部に形成した切欠部 2 2aを通じてウォーム収納部 12の上方に突出した状態となるように設定され、これら大 型部品の突出部分が部分カバー 27で覆われている。このように、コンデンサ 25e、パ ヮーリレー 25f等の大型部品を制御基板 25の上方で、ウォーム収納部 12の上方側 に突出させて配置することで、減速ギヤボックス 4におけるウォーム収納 12の上部側 の空きスペースを有効利用することができると共に、制御ユニット 19のパワーモジュ ール基板 23から導電性カバー 26の後端面までの厚みを薄くすることができ、制御ュ ニット 19を小型化することができる。
[0028] そして、上記構成を有する制御ユニット 19が、先ず、減速ギヤボックス 4の制御ュニ ット装着部 20における平坦取付面 20aのパワーモジュール基板 23の装着位置に放 熱グリースを塗布してから、パワーモジュール基板 23を放熱グリース上に載置して平 坦取付面 20aにビス止めし、次いで、合成樹脂フレーム 24を、パワーモジュール基 板 23の周囲を囲繞するように平坦取付面 20a及びフレーム取付面 20cに載置する。 そして、合成樹脂フレーム 24の取付板部 24bを減速ギヤボックス 4のフレーム取付面 20cに同様にビス止めする。その後又はその前に合成樹脂フレーム 24の正面側に 制御基板 25を、そのスルーホール 25a〜25dにトルクセンサ 15の外部接続端子 15c 〜 15fを揷通させてからビス止めし、次!/、で外部接続端子 15c〜 15fとスルーホール 25a〜25dとを半田付けしてから最後に導電性カバー 26を平坦取付面 25aに装着 すると共に、部分カバー 27を導電性カバー 26に前面側から大型部品を覆うように装 着する。
[0029] このように、制御ユニット 19の組付けを完了すると、図 12に示すように、電源コネク タ 24eから合成樹脂フレーム 24内に突出して上方に折り曲げられた L字状のグランド ピン 28が制御基板 25のスルーホール 25hに揷通され、このスルーホール 25hが制 御基板 25の裏面側に形成されたグランドライン(図示せず)を介して接続点 25iに接 続され、この接続点にパワーモジュール基板 23の表面に形成されたリードフレーム 2
3aが接続され、このリードフレーム 23aがパワーモジュール基板 23の表面に形成さ れたグランドライン(図示せず)を介してビス揷通孔 23bに接続され、このビス揷通孔 2
3bからビス 23cを介してアルミプレート 22に接続され、このアルミプレート 22から各ビ ス 22b〜22dを介して減速ギヤボックス 4の平坦面 20に接続される。その後、導電性 カバー 26にビス 26a〜26cを介して接続されている。このようにして、減速ギヤボック ス 4、導電性カバー 26、制御ユニット 19が電源コネクタ 24eのグランドピン 28に接続 され、電源コネクタ 24eが図 13に示すように、グランド接続線としてのバッテリグランド ハーネス 29を介して給電部としてのバッテリ 30に接続され、このバッテリ 30の負極側 端子が車体側部材 31にグランドされて!/、る。
[0030] その後、ステアリングコラム 3、ステアリングシャフト 2、ウォーム 11、ウォームホイール
13を組立て、最後に電動モータ 5を組付け、図 11に示すように、バスバー 5c及び 5c を制御ユニット 19の端子台 24cにビス止めする。
このように、減速ギヤボックス 4の制御ユニット装着部 20に制御ユニット 19を装着し た状態で、制御ユニット 19のカバー 26の後端面位置と、減速ギヤボックス 4の最後端 位置でコラプス時のステアリングコラム収縮時のストッパとなるステアリングコラム 3の 取付フランジ 3cを固定するボルト 18aの頭部より前方側に位置するように制御ュニッ ト 19の厚さ及び制御ユニット装着部 20の平坦取付面 20aの位置が設定されて、後述 するコラプス時に制御ユニット 19がコラプス時の移動部材に干渉しない位置に制御 ユニット 19が装着されている。
[0031] また、電動モータ及び制御ユニット間にモータハーネスを設ける必要がないので、 モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減 させること力 Sでさる。
また、制御ユニット 19の電動モータ 5と反対側即ち車両の右側面側に電源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fが配設されており、電動モータ 5、制御ユニット 19及び電 源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fとが一直線上に配置されていることになり、電源 コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fへのバッテリ側コネクタ及びネットワーク側コネクタ の接続が容易であると共に、電源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fは共に対となるコ ネクタとの接続方向が水平方向となっており、水滴や塵埃の侵入を防止することがで きる。
[0032] 次に、上記第 1の実施形態の動作を説明する。
先ず、電動パワーステアリング装置 1を組み付けるには、減速ギヤボックス 4のトルク センサ収納部 16内に、トルクセンサ 15をその外部接続端子 15c〜 15fの先端がステ ァリングコラム 3の外周部に沿って車体後方に延長するように固定配置する。
次レ、で、減速ギヤボックス 4の制御ユニット装着部 20に制御ユニット 19を装着する。 この制御ユニット 19の装着は、先ず、平坦取付面 20aに放熱グリースを塗布してから 放熱グリース上にアルミプレート 22を載置して平坦取付面 20aにビス 22a〜22cでビ ス止めし、このアルミプレート 22にパワーモジュール基板 23をビス 23aでビス止めす
[0033] この状態で、パワーモジュール基板 23を囲繞するように合成樹脂フレーム 24を平 坦取付面 20aに載置し、その取付板部 24bを減速ギヤボックス 4のフレーム取付面 2 Ocに接触させてビス止めする。さらに、合成樹脂フレーム 24の正面即ち車体後方側 に制御基板 25をそのスルーホール 25a〜25dにトルクセンサ 15の外部接続端子 15 c〜; 15fを揷通させると共に、スノレーホ一ノレ 25a〜25dとトノレクセンサ 15の外部接続 端子 15c〜; 15fと半田付けすると共に、スルーホール 25hとグランドピン 28とを半田 付けしてから導電性カバー 26及び部分カバー 27を装着することにより、制御ユニット 19を構成する。
[0034] 次いで、減速ギヤボックス 4にステアリングシャフト 2、ステアリングコラム 3、ウォーム
11及びウォームホイール 13等を装着してから最後に電動モータ 5を減速ギヤボック ス 4のモータ装着部 17に取付け、そのバスバー 5c及び 5dを制御ユニット 19の端子 台 24cにビス止めする。そして、電源コネクタ 24eに一端がバッテリ 30の正極側端子 及び負極側端子に個別に接続されたバッテリグランドハーネス 29を接続する。
これによつて、前述したように、電源コネクタ 24eのグランドピン 28を介して制御基板 25がグランド接続され、この制御基板 25の接続点 25iにリードフレーム 23aを介して パワーモジュール基板 23がグランド接続され、このパワー基板プレート 23にビス 23b を介してアルミプレート 22がグランド接続され、このァノレミプレート 22にビス 22a〜22 cを介して減速ギヤボックス 4がグランド接続され、さらに減速ギヤボックス 4にビス 26a 〜26cを介して導電性カバー 26及び部分カバー 27がグランド接続される第 1のダラ ンド接続経路が形成される。
[0035] そして、この第 1のグランド接続経路が制御ユニット 19を減速ギヤボックス 4に組付 けるだけで形成され、さらに電源コネクタ 24eにバッテリ 30に一端が接続されたバッ テリグランドハーネス 29を接続することにより、グランド接続経路がバッテリ 30の負極 側端子にグランドされる。
このように、制御ユニット 19の電源コネクタ 24eにバッテリ 30に接続されたバッテリグ ランドハーネス 29を接続することにより、制御ユニット 19及び減速ギヤボックス 4及び 電動モータ 5のグランド接続経路を形成することができ、前述した従来例のように、減 速ギヤボックス 4及び制御ユニット 19を個別に車体側部材にグランドする必要がなく 、この分部品点数を減少させて、組付作業性を大幅に向上させることができる。
[0036] しかも、減速ギヤボックス 4がグランド接続されることにより、内蔵するトルクセンサ 15 の電磁環境適合性 (EMC)を向上させることができる。また、制御ユニット 19の導電 性カバー 26及び部分カバー 27がグランド接続されることにより、パワーモジュール基 板 23に形成されたブリッジ回路を構成する FET等のスイッチング素子で発生するラ ジォノイズが外部に放射されることを確実に防止する事ができると共に、外部から電 磁波が制御ユニット 19内に侵入することを確実に防止することが電磁環境適合性 (E MC)を向上させること力 Sできる。さらに、減速ギヤボックス 4及び制御ユニット 19が共 通のバッテリグランドハーネス 29を介してバッテリ 30にグランド接続されるので、減速 ギヤボックス 4及び制御ユニット 10にアース電位差が生じることがなぐアース電位差 の発生するよる電磁環境適合性 (EMC)の低下や制御精度の変動を確実に抑制す ること力 Sでさる。
[0037] また、上述したように制御ユニット 19を構成することにより、制御ユニット 19の端子 台 24cに電動モータ 5のバスバー 5c及び 5dを、モータハーネスを介することなく電気 的に直接接続することができると共に、トルクセンサ 15の外部接続端子 15c〜15fと 制御基板 25のスルーホール 25a〜25dとを信号ケーブルを介することなく電気的に 直接接続することができる。このため、制御ユニット 19と電動モータ 5及びトルクセン サ 15との間の電気的接続長さを最小として、配線抵抗を最小とすることができ、電力 損失を抑制することができると共に、電気ノイズが乗ることも確実に防止することがで きる。
[0038] しかも、制御ユニット 19における合成樹脂フレーム 24に形成した電動モータ 5のバ スバー 5c及び 5dに接続される端子台 24cの近傍に取付板部 24bが形成され、この 取付板部 24bが減速ギヤボックス 4のモータ装着部 17に形成したフレーム取付面 20 cに固定されるので、車両の振動によって端子台 24cが減速ギヤボックス 4とは異なる 振動を生じて端子台 24cに応力集中が生じることを抑制して、端子台 24cの剛性を 向上させること力 Sでさる。
[0039] また、制御ユニット 19を構成する発熱を伴うパワーモジュール基板 23がアルミプレ ート 22を介してアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマグネシウム 合金の何れ力、 1つで形成された減速ギヤボックス 4の制御ユニット装着部 20における 平坦取付面 20aに接触されて接続されて!/、るので、パワーモジュール基板 23の発熱 をアルミプレート 22及び放熱グリースを介して熱容量の大きいヒートマスとなる減速ギ ャボックス 4に直接放散することができ、パワーモジュール基板 23が過熱状態となる ことを確実に防止することができる。このように、アルミプレート 22と平坦取付面 20aと の間に放熱グリースを塗布することにより、減速ギヤボックス 4への放熱効果をより向 上させること力 Sでさる。
[0040] しかも、発熱を伴う電界効果トランジスタなどで構成されるパワーモジュールをパヮ 一モジュール基板 23に実装し、熱を嫌うマイクロコントロールユニット 25gなどの制御 素子を制御基板 25に実装するようにしたので、制御基板 25にパワーモジュール基 板 23の発熱が直接伝達されることはなぐ制御基板 25に対してパワーモジュール基 板 23の発熱が影響することを確実に阻止することができる。そのうえ、制御基板 25に 実装されるコンデンサ 25eなどの発熱部材が上方に配置されて!/、るので、発熱部材 で発生する熱が下方で且つ反対側に配設された制御素子に影響することを確実に 防止すること力でさる。
[0041] さらに、減速ギヤボックス 4のトルクセンサ収納部 16の上部に制御ユニット 19を配置 することにより、減速ギヤボックス 4全体の軸方向長さを短縮して小型化を図ることが できる。
そして、アツパ取付ブラケット 6及びロア取付ブラケット 7を車体側部材に取付けてか ら制御ユニット 19の信号コネクタ 24fに CANなどのネットワークの接続コネクタを車体 右側面側から装着することにより、電動パワーステアリング装置 1の組み付けを完了 する。このように、電源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fへの外部接続コネクタの接 続を車体右側面側から行うことができるので、両者の接続を容易に行うことができる。 このとき、アツパ取付ブラケット 6では、図 1に示すように、取付板部 6aを構成するカプ セル 6dに摺動板部 6fが樹脂インジェクション 6eによって固定されている。
[0042] この電動パワーステアリング装置 1の組付けが完了すると、アツパ取付ブラケット 6の チルトレバー 6gを回動させることにより、チルトロック状態を解除し、この状態でステア リングコラム 3をロア取付ブラケットの 7の枢軸 7cを中心として回動させることにより、チ ノレト位置を調整することができる。
そして、車両の図示しな!/、イダニッシヨンスィッチをオン状態としてパワーモジュール 基板 23及び制御基板 25にバッテリ 30から電力を供給すると、マイクロコントロールュ ニット(MCU)によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ 15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。この電圧指令値をパワーモジユー ル基板 23のゲート駆動回路に供給して Hブリッジ回路を制御することにより、電動モ ータ 5にモータ駆動電流が流れて電動モータ 5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。
[0043] このため、電動モータ 5からステアリングホイール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 11及びウォームホイール 13を介してステアリ ングシャフトの出力に伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵力で操 务它すること力 Sでさる。
この状態で、コラプス発生時に図示しな!/、ステアリングホイールに乗員が接触して、 ステアリングコラム 3を前方に摺動させる荷重が作用すると、図 14〜図 16に示すよう に、アツパ取付ブラケット 6のカプセル 6dと摺動板部 6fとの間の樹脂インジェクション 6eが剪断されることにより、ステアリングコラム 3の取付フランジ 3c側で内管 3aに対し て外管 3bが作用された荷重を吸収しつつ摺動して収縮ストツバとしてのボルト 18aの 頭部に当接することにより必要なコラプスストロークを確保してステアリングコラム 3が 収縮する。
[0044] このようにステアリングコラム 3が収縮すると、その周辺に取付けてある部材が制御 ユニット 19に近接することになる力 この制御ユニット 19は所定のコラプスストローク を確保した状態で移動部品と干渉しな!/、位置に配置されて!/、るので、コラブス妨げる ように移動部品に干渉することはなぐ必要なコラブスストロークを確保することができ 因みに、コラプス発生時のコラプスストロークを確保するために制御ユニット 19も潰 すことが考えられる力 この制御ユニット 19は前述したように合成樹脂フレーム 24の 潰れのコントロールが困難であり、コラプス時のエネルギ吸収量にバラツキが出てしま うという問題点があるが、本実施形態では、コラブスストロークの確保に制御ユニット 1 9の潰れを考慮して!/、な!/、ので、コラプス時に安定した設定値通りのエネルギ吸収量 を確保すること力 Sできる。
[0045] 次に、本発明の第 2の実施形態を図 17について説明する。
この第 2の実施形態は、制御ユニット 19と減速ギヤボックス 4とのグランド接続経路 を第 1の実施形態とは異なるグランド接続経路となるようにしたものである。
すなわち、第 2の実施形態では、図 17に示すように、制御ユニット 19内のグランド 接続経路を第 1の実施形態における第 1のグランド接続経路とは異なる第 2のグラン ド接続経路としたされてレ、る。
[0046] この第 2のグランド接続経路は、図 17に示すように、電源コネクタ 24eのグランドピン 28を制御基板 25のスルーホール 25hに揷通して制御基板 25をグランド接続し、この スルーホール 25hから制御基板 25の表面に設けた接続端子 40にグランドライン 41 を形成し、この接続端子 40を導電性カバー 26に接触させて導電性カバー 26をダラ ンド接続し、導電性カバー 26を、ビス 26a〜26cを介して減速ギヤボックス 4の平坦 取付面 20aに装着することにより、減速ギヤボックス 4をグランド接続し、さらにパワー モジュール基板 23を、平坦取付面 20aにアルミプレート 22を介してグランド接続する ようにしている。
[0047] この第 2の実施形態においても、制御ユニット 19の電源コネクタ 24eに一端をバッ テリ 30に接続したバッテリグランドハーネス 29を接続することにより、減速ギヤボック ス 4、電動モータ 5及び制御ユニット 19を、バッテリ 30の負極側端子にグランド接続 することができ、この第 2のグランド接続経路を制御ユニット 19を減速ギヤボックス 4に 組付けることにより容易に形成することカできる。
なお、上記第 1の実施形態及び第 2の実施形態では、第 1のグランド接続経路及び 第 2のグランド接続経路を個別に設ける場合について説明した力 S、これに限定される ものではなぐ図 18に示すように、第 1の実施形態における制御基板 25、パワーモジ ユール基板 23、アルミプレート 22、減速ギヤボックス 4、導電性カバー 26及び部分力 バー 27の順に接続する第 1のグランド接続経路と、第 2の実施形態における制御基 板 25、導電性カバー 26、減速ギヤボックス、アルミプレート 22及びパワーモジュール 基板 23の順に接続する第 2のグランド接続経路とを並列に形成するようにしてもよぐ この場合には、二重のグランド接続経路が形成されているので、何れか一方のグラン ド接続経路に断線や接触不良が生じた場合でも他方のグランド接続経路でグランド 接続を確実に保持することができる。
[0048] なお、上記各実施形態においては、パワーモジュール基板 23がアルミプレート 22 を介して減速ギヤボックス 4の平坦取付面 20aに取付けるように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ぐパワーモジュール基板 23自体をアルミ基 板で構成して、アルミプレート 22を省略するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、電動モータ 5のバスバー 5c及び 5dが直線的に 延長している場合について説明した力 これに限定されるものではなぐ図 19 (a)に 示すように、バスバー 5c及び 5dを一旦電動モータ 5の軸方向に折り曲げてから軸方 向と直交する方向に外方に延長させるようにしてもよぐこの場合には、バスバー 5c 及び 5dの折り曲げ部で弾性を確保することができるので、端子と端子台の接続時に 発生する残留応力を緩和することができ、バスバー 5c及び 5dを長寿命化することが できる。同様に、図 19 (b)に示すように、最初に電動モータ 5の軸方向に突出させて 力、ら軸方向と直交する方向に外方に延長させるようにしてもよい。さらに、図 19 (c)に 示すように、バスバー 5c及び 5dと制御ユニット 19の端子台 24cとの接触面を電動モ ータ 5の取付フランジ部 5bの減速ギヤボックス 4のモータ取付面 17に接触する取付 面 P1を含む平面内となるように設定することにより、電動モータ 5の出力軸 5aを減速 ギヤボックス 4のウォーム 11にセレーシヨン結合又はスプライン結合する際に、電動モ ータ 5を円周方向に回動させながら装着する場合に、バスバー 5c及び 5dや取付フラ ンジ部 5bが制御ユニット 19の端子台 24cに干渉することなく回動させることができる ので、電動モータ 5の減速ギヤボックス 4へ組付作業を容易に行うことができる。
[0049] さらに、上記各実施形態においては、電動モータ 5にバスバー 5c及び 5dを設け、 制御ユニット 19に端子台 24cを設ける場合について説明した力、これに限定されるも のではなく、電動モータ 5に端子台を設け、制御ユニット 19にバスバーを設けるように してもよく、また外部接続端子としてはバスバーに限らず、任意の電気的接続端子を 適用すること力でさる。
さらにまた、上記各実施形態においては、トルクセンサ 15の外部接続端子 15c〜l 5fを L字状に折り曲げて制御基板 25のスルーホール 25a〜25dに揷通する場合に はついて説明した力 これに限定されるものではなぐスルーホール 25a〜25dへの 外部接続端子 15c〜 15fの揷通を容易にするために、スルーホール 25a〜25dの外 部接続端子 15c〜15fの揷通側に漏斗状の案内面を有するガイド部材を設けるよう にしてよい。
[0050] なおさらに、上記各実施形態においては、トルクセンサ 15の外部接続端子 15c〜l 5fを L字状に形成した場合について説明した力 S、これに限定されるものではなぐ外 部接続端子 15c〜15fを直線状とし、制御基板 25に形成した接続ランドに沿わせて 半田付けゃヒユージングなどで電気的に接続するようにしたり、外部接続端子をクリツ プ端子として制御基板 25に挟着したりするようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、減速ギヤボックス 4の制御ユニット装着部 20の 平坦取付面 20aがステアリングコラム 3の中心軸と直交する平面である場合について 説明したが、これに限定されるものではなぐ平坦取付面 20aをステアリングコラム 3の 中心軸に対して直交する面に対して傾斜する面とするようにしてもよい。
[0051] さらに、上記各実施形態においては、電動モータ 5、制御ユニット 19及びコネクタ 2 4e, 24fがステアリングコラム 3の中心軸と直交する線に沿って一直線に配置されて いる場合について説明した力 これに限定されるものではなぐステアリングコラム 3の 中心軸と交差する線に沿って一直線に配置するようにしてもよい。
さらにまた、上記各実施形態においては、制御ユニット 19の電源コネクタ 24e及び 信号コネクタ 24fがその接続用開口が右端側にある場合について説明した力 これ に限定されるものではなぐ接続用開口をステアリングコラム 3の軸方向に沿う方向に として、外部コネクタをステアリングコラム 3の軸方向から装着するようにしてもよい。
[0052] なおさらに、上記各実施形態においては、制御ユニット 19を構成する場合に、先ず 、パワーモジュール基板 23を平坦取付面 20aにビス止めしてから合成樹脂フレーム 24を固定し、この合成樹脂フレーム 24に制御基板 25をビス止めするようにした場合 について説明したが、これに限定されるものではなぐ合成樹脂フレーム 24にパワー モジュール基板 23及び制御基板 25を取付けてから合成樹脂フレーム 24を平坦取 付面 20aに固定するようにしてもよぐさらには合成樹脂フレーム 24の一部とパワー モジュール基板 23とを共締めするようにしてもよ!/、。
[0053] また、上記各実施形態においては、制御ユニット 19を構成する場合に、先ず、パヮ 一モジュール基板 23を平坦取付面 20aにビス止めしてから合成樹脂フレーム 24を 固定し、この合成樹脂フレーム 24に制御基板 25をビス止めするようにした場合につ いて説明したが、これに限定されるものではなぐ合成樹脂フレーム 24にパワーモジ ユール基板 23及び制御基板 25を取付けてから合成樹脂フレーム 24を平坦取付面 2 Oaに固定するようにしてもよぐさらには合成樹脂フレーム 24の一部とパワーモジュ ール基板 23とを共締めするようにしてもよ!/、。
[0054] さらにまた、上記各実施形態においては、電動モータ 5としてブラシモータを適用し た場合について説明した力 S、これに限定されるものではなぐブラシレスモータを適用 するようにしてもよく、この場合には、バスバー 5c及び 5dを各相の励磁コイルの給電 側に接続すると共に、パワーモジュール基板 23にブラシレスモータを駆動する例え ば電界効果トランジスタ(FET)を有するインバータ回路及びインバータ回路の電界 効果トランジスタのゲートをパルス幅変調信号で駆動するゲート駆動回路とを実装す れば'よい。 [0055] なおさらに、上記各実施形態においては、本発明を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ぐ左ハンドル車に適用する場合 には、減速ギヤボックス 4、電動モータ 5及び制御ユニット 19の配置をステアリングコ ラム 3の中心軸を通る垂直面を挟んで面対称に即ち制御ユニット 19の右側に電動モ ータ 4を配置し、制御ユニット 19の電源コネクタ 24e及び信号コネクタ 24fを左側に配 置すればよぐさらには電動モータ 4を車両外側とし、電源コネクタ 24e及び信号コネ クタ 24fを車両内側とするようにしてもよい。
産業上の利用の可能性
[0056] 減速ギヤボックスに電動モータを駆動制御する制御回路を実装した基板を含む制 御ユニットが装着され、該制御ユニットに前記電動モータの接続部が電気的に直接 接続されてレ、ると共に、前記減速ギヤボックス及び前記制御ユニットのグランドへの 接続を当該制御ユニットと給電部との間に配設したグランド接続線を介して行うように したので、減速ギヤボックス及び制御ユニットを共通のグランド線を介して給電部にグ ランドすることができ、減速ギヤボックスの電磁環境適合性 (EMC)を向上させること ができると共に、部品点数及び作業工数を減少させて、組付作業性を向上させること ができる電動パワーステアリング装置を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ス テアリングシャフトに導電性の減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を 伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記減速ギヤボックスに前記電動モータを駆動制御する制御回路を実装した基板 を含む制御ユニットが装着され、該制御ユニットに前記電動モータの接続部が電気 的に直接接続されて!/、ると共に、前記減速ギヤボックス及び前記制御ユニットのダラ ンドへの接続を当該制御ユニットと給電部との間に配設したグランド接続線を介して 行うようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[2] 前記制御ユニットは、前記電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュール を実装したパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板を囲繞し、前記電動モ ータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド接続線が接続される電源コ ネクタとを有する絶縁フレームとを少なくとも含み、前記パワーモジュール基板が前記 減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、前記グランド接続線が当該パヮ 一モジュール基板を介して前記減速ギヤボックスに接続されてい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] 前記制御ユニットは、前記制御回路を実装した基板と、該基板を囲繞し、前記電動 モータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド接続線が接続される電源 コネクタとを有する絶縁フレームと、前記制御基板、前記パワーモジュール基板及び 前記絶縁フレームを覆う導電性カバーとを少なくとも含み、前記グランド接続線が前 記導電性カバーを介して前記減速ギヤボックスに接続されてい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。
[4] 前記基板は、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実装した 制御基板と、前記指令値演算部からの駆動指令値に基づ!/、て前記電動モータを駆 動制御する発熱を伴うパワーモジュールを実装したパワーモジュール基板とで構成 されていることを特徴とする請求項 3に記載の電導パワーステアリング装置。
[5] 前記制御ユニットは、前記電動モータの駆動指令値を演算する指令値演算部を実 装した制御基板と、前記電動モータを駆動制御する発熱を伴うパワーモジュールを 実装したパワーモジュール基板と、前記制御基板及び前記パワーモジュール基板を 囲繞し、前記電動モータの接続部を接続するユニット側接続部と前記グランド接続線 が接続される電源コネクタとを有する絶縁フレームとを少なくとも含み、前記パワーモ ジュール基板が前記減速ギヤボックスの制御ユニット装着面に装着され、前記グラン ド接続線と前記減速ギヤボックスとの間に、前記パワーモジュール基板を介して前記 減速ギヤボックスに接続する第 1のグランド接続経路と、前記導電性カバーを介して 前記減速ギヤボックスに接続する第 2のグランド接続経路とが並列に形成されている 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。
[6] 前記減速ギヤボックスは高熱伝導性材料で構成されて!/、ることを特徴とする請求項 1乃至 5の何れ力、 1項に記載の電動パワーステアリング装置。
[7] 前記減速ギヤボックスはアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマ グネシゥム合金の何れか 1つをダイキャスト成形することにより構成されていることを特 徴とする請求項 6に記載の電動パワーステアリング装置。
[8] 前記減速ギヤボックスは、前記電動モータの出力軸に連結されたウォームを収納す るウォーム収納部と、前記ステアリングシャフトに連結されたウォームホイールを収納 するウォームホイール収納部と、該ウォームホイール収納部と連接して前記トルクセン サを収納し且つステアリングコラムと連結するトルクセンサ収納部とを少なくとも有し、 前記ウォーム収納部、ウォームホイール収納部及びトルクセンサ収納部の外周部に 前記制御ユニットを装着する制御ユニット装着部が形成されていることを特徴とする 請求項 1乃至 7の何れ力、 1項に記載の電動パワーステアリング装置。
[9] 前記トルクセンサ収納部の先端をコラプス時のステアリングコラムの収縮ストッパとし 、前記制御ユニット装着部に装着された制御ユニットの収縮ストツバ側端面位置が収 縮ストツバよりウォームホイール収納部側に設定されていることを特徴とする請求項 8 に記載の電動パワーステアリング装置。
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