JP2014075866A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ2の出力軸22の出力側と反対の端部側に、出力軸と同軸上に一体化された制御ユニット1を有した電動パワーステアリング装置において、モータの出力軸22の出力側と反対側の軸受け27aを保持すると共に、出力軸を貫通させてモータ2と制御ユニット1とを仕切る軸受ホルダ26を設け、軸受ホルダ26の制御ユニット側に位置するモータの出力軸は、モータ内部に位置する出力軸の軸径と比較して小さい小径部22bが形成され、小径部22bの先端に永久磁石28aを装着した大径の磁石ロータ28を装着し、永久磁石28aに対向する制御ユニット1の制御基板10aに磁気センサ部16A、16Bを配置した。
【選択図】図2
Description
特に後者のタイプでは全体の概観も一体化して見えるもので、より小型化を図ったものであった。このタイプにおいて、モータを駆動するための制御ユニットには、制御量演算のためのCPU、このCPUの出力信号を受け、モータ巻線へ電流を供給するための複数のスイッチング素子を搭載した駆動回路も内蔵し、さらにモータが駆動されている状態を検出するため、モータ電流、電圧、回転角等を検出する計測器・センサ類の手段も制御ユニットに取り込み、小型化のみならず、配線の省略、組立て性も向上させるものがあった。(特許文献1)。
なお、特許文献1、2には、軸側センサ部(永久磁石)が取り付けられる軸先端部分の軸径をモータ軸本体部の軸径よりも小さな軸径にしたものが見受けられるが、これは永久磁石を支持するフランジをモータ軸に取付けるために、その取り付けに必要な軸先端部分のみ小径にしているに過ぎない。
以下、この発明の実施の形態1における電動パワーステアリング装置を図に基づいて説明する。
まず電動パワーステアリング装置の全体回路を図1を用いて簡単に説明する。図1において、装置は大別すると、制御ユニット1とモータ2で構成される。車両のハンドル付近に配置され運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサや、車両の速度を検出する車速センサ等のセンサ3の信号が制御ユニット1に入力される。また、車両のステアリングコラム、又はラック軸に搭載されたモータ2の回転によりハンドルの操舵力をアシストする。
次に電動パワーステアリング装置全体の構造を示す図2に基づき、この発明の実施の形態1の装置について説明する。図2の一部は断面図でもあり、特に内部構造を示している。制御ユニット1はモータ2の出力軸の出力方向と反対側(図中上部)のモータ端部側に出力軸と同軸に配置された同軸一体型を示している。
また出力軸22は、回転するために回転子20の両端(図中では上下)には軸受け27a、27bが配置されている。ここでモータ2の出力側(図中では下側)をフロント側、逆に出力側と反対側(図中では上側)をリア側と呼ぶことにする。なお、回転子20の出力側にはフロント側軸受け27bの保持機能とともに、減速ギアボックス(図示せず)と嵌合するためのフロントブラケット41が設けられる。
一方、制御基板10aの下面のこれら永久磁石28aにほぼ対向して2個の磁気センサ部16A、16Bが配置されている。永久磁石28aと磁気センサ部16A、16Bとの間隔(距離)は、両者の性能に依存するが1〜4ミリメートル程度でよいので、それほど厳しく寸法位置を規制する必要はない。
一方、制御ユニット1は、パワー基板11aの各種部品を搭載し、また制御基板10aには電子部品を搭載して組立てておく。
また、磁石ロータ28と磁気センサ16とは数ミリメートルの隙間を有することができるので、磁気センサ部16A、16Bは制御基板10aの図中上面側に搭載することもできる。これによりさらに配置の自由度が増すことになる。
次にこの発明の実施の形態2の電動パワーステアリング装置を図3に基づいて説明する。実施の形態1と同様に、モータ2のリア側に制御ユニット1が同軸配置され、電気回路も同一であり、同等または相当部分には同一符号を付している。
図3において、モータ2のリア側はリア側軸受け27aを保持する軸受けホルダ26Aが配置されている。しかしこの軸受けホルダ26Aの構造、機能は実施の形態1と大きく異なる。
つまり軸受けホルダ26Aは、パワー駆動部11のスイッチング素子Tiが複数内蔵されたパワーモジュール15bのヒートシンクの役目を担っている。さらにその最外周部は、モータ2のヨーク24と嵌め合わされ、ヨーク24の一部、つまりハウジングの役目もなしている。さらに軸受けホルダ26Aが、装置全体を車両に装着するための取付け部を持つフランジ(図示省略)を有するならば、ブラケットの役目も担うことができる。
しかし、この発明の実施の形態1、2においては、小電流を扱う制御処理部10の制御基板10aをモータ2側より遠い位置に配置することになるので、モータ駆動による電磁ノイズの影響を受ける心配がない。
次にこの発明の実施の形態3の電動パワーステアリング装置を図4に基づいて説明する。モータ2は他の実施の形態と同等である。相違点は制御ユニット1において、制御処理部10をモータ2に最も近い位置に配置した点である。リア軸受け27aは軸受けホルダ26Bにより保持されている。また、この軸受けホルダ26Bはモータ2と制御ユニット1を隔てる壁の役目も担っている。そのため軸受けホルダ26Bのリア側は制御ユニット1内となる。
またモータ2が3相のブラシレスモータで説明したが、4相以上、2組3相のモータであっても同様に構成できる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
10:制御処理部、 10a:制御基板、 11:パワー駆動部、
11a:パワー基板、 11b:パワー基板の穴、 12:CPU、
13:チョークコイル、 14:電源リレー、 15:インバータ部、
15a、15b:パワーモジュール、 16、16A、16B:磁気センサ部、
22:出力軸、 22b:小径部、 26、26B:軸受けホルダ、
26A:ヒートシンク兼軸受けホルダ、 26a、26b:軸受けホルダの穴、
27a、27b:軸受け、 28:磁石ロータ、 28a:永久磁石、
34:中継部材、 Ti:スイッチング素子、 Ci:コンデンサ。
Claims (10)
- モータと、このモータを駆動制御する制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは前記モータの出力軸の出力方向と反対側のモータ端部側に前記出力軸と同軸に配置された電動パワーステアリング装置において、
前記モータの出力軸の出力方向と反対側の軸受けを保持すると共に、前記出力軸を貫通させて前記モータと前記制御ユニットとを仕切る軸受ホルダを設け、前記軸受ホルダの前記制御ユニット側に位置する前記モータの出力軸には、モータ内部に位置する出力軸の軸径と比較して小さい小径部が形成され、前記小径部が前記制御ユニットの中を貫通し、前記小径部の先端部に磁石を装着した磁石ロータを搭載し、前記磁石ロータに対向する前記制御ユニットの制御基板に磁気センサを搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記制御ユニットは、前記モータを駆動する電流を供給するパワー駆動部を搭載したパワー基板と、センサからの信号に基づき前記パワー駆動部の電流を制御する制御処理部を搭載した制御基板からなり、前記モータの出力軸の小径部は前記軸受ホルダの軸受け部より先端方向を小径となして、前記パワー基板の中心近傍の穴を貫通し、前記制御基板の近傍で前記小径部の先端が終了し、前記小径部の先端には前記小径部の径よりも大径の磁石ロータを搭載した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。
- 前記制御ユニットのパワー基板には、モータ巻線に電流を流す複数のスイッチング素子、及び前記スイッチング素子へ接続された電気部品類が搭載され、前記パワー基板は前記軸受けホルダに固定されるとともに、中央に前記モータの出力軸の小径部が通る穴があけられ、前記電気部品類は前記穴を中心に空洞を有して配置されたことを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記軸受けホルダは放熱機能を有したヒートシンクで構成され、前記制御ユニットのパワー駆動部を構成する複数のスイッチング素子は前記ヒートシンクに軸線方向に対して垂直方向に広がって密着され、前記スイッチング素子に接続された電気部品類は前記制御ユニットの制御基板と前記ヒートシンクとの間に設けられた中継部材に搭載され、前記スイッチング素子は中央付近に空洞を設けるように配置され、前記中継部材の中央に穴があけられ、前記電気部品類は前記穴を塞ぐことなく配置され、前記空洞および前記穴に前記モータの出力軸の小径部を通したことを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ヒートシンク兼用軸受けホルダは、前記スイッチング素子が搭載された反対の面の中央付近に軸受けを配置し、前記ヒートシンク兼用軸受けホルダの中央に設けられた穴は前記軸受け側と反対側では穴径が異なり、前記ヒートシンク兼用軸受けホルダの径方向最外周は前記モータの最外周と結合されたことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御ユニットは、前記モータを駆動する電流を供給するパワー駆動部と、センサからの信号に基づき前記パワー駆動部の電流を制御する制御処理部からなり、前記パワー駆動部は前記モータより最も遠い位置に、前記制御処理部は前記モータに最も近い位置にそれぞれ配置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。
- 前記モータの出力軸は、前記軸受けホルダが軸受けを保持する位置までは大径の軸とし、その先に小径部を有して、前記小径部が前記軸受けホルダの穴を貫通して前記制御ユニット内に延出し、前記小径部の先端には前記小径部の径よりも大径の磁石ロータを搭載した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。
- 前記磁石ロータに設けられた永久磁石は、軸線方向にN、S極に着磁され、前記磁気センサは軸線方向に前記永久磁石と所定距離を離して前記制御基板に対向配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記磁石ロータに設けられた永久磁石は、軸の周方向にN、S極に着磁され、前記磁気センサは前記永久磁石の外周と所定距離を離して配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記モータの出力軸の小径部と軸本体部とは2分割できることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
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