JP3794362B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の電動パワーステアリング装置は、ステアリングに加えられた操舵力を補助する操舵補助力を決定する制御部とその制御部で決定された操舵補助力を出力する電動モータとを一体にモータハウジング内に収容している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２５８７３０号公報（第７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の電動パワーステアリング装置では、制御部に設けられたコンデンサが大型であることから、モータハウジングにコンデンサを設けるためのスペースを設けており、モータハウジングが大型となってしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、電動パワーステアリング装置の大型化を招かずにコンデンサを収容可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、通電により駆動する電動モータと、前記電動モータの駆動力を操舵軸に伝達する動力伝達部と、前記電動モータに流れる電流を平滑するためのコンデンサを有し、前記電動モータへの通電を制御する制御部と、前記電動モータ、前記動力伝達部及び前記制御部を収容するためのハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記操舵軸は、前記電動モータの軸に対して略直交しており、前記コンデンサは、前記ハウジング内で、且つ前記操舵軸と前記電動モータとの間の前記電動モータの外径よりも内径側に設けられた空隙である空間内に設けられると共に、前記コンデンサは、前記コンデンサの長手方向が前記電動モータの軸に対して直交して設けられることを特徴としている。
【００１０】
この構成により、操舵軸は、電動モータの軸に対して直交していることから、ハウジング内の操舵軸と電動モータとの間の空間には、空隙が設けられる。そのため、その空隙を利用することで、電動パワーステアリング装置の大型化を招かずにコンデンサを収容可能にすることができる。
【００１１】
また、請求項２では、コンデンサは、密着部材を介してハウジングと接していることを特徴としている。
【００１２】
この構成により、コンデンサから発生する熱を密着部材を介してハウジングに伝達させることができる。これにより、コンデンサの放熱性を向上させることができる。また、振動によりコンデンサが動くことを抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、電動パワーステアリング装置１の一部軸方向断面図である。図２は、電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。図３は、図２における制御部３及び円筒部材８を示す軸方向断面図である。図４は、（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。図５及び図６は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。
【００１６】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２に示すように、トルクセンサ２、制御部３、電動モータ４及び動力伝達部５から構成されており、トルクセンサ２と制御部３と動力伝達部５とがハウジング６及びカバー７内に設けられ、電動モータ４がヨーク４９内に設けられている。
【００１７】
操舵軸は、入力軸５１、出力軸５２及びトーションバー５３から構成されており、ベアリング１１、１２、１３、１４により支持されている。
【００１８】
入力軸５１は、図２に示すように、ステアリング（図示しない）に連結され、出力軸５２の内周に軸受１４を介して相対回転可能に設けられている。
【００１９】
出力軸５２は、入力軸５１と同軸上に設けられ、トーションバー５３を介して入力軸５１と相対回転可能に連結されている。
【００２０】
トーションバー５３は、入力軸５１と出力軸５２との中空部に挿入されて、両端がそれぞれピン９、１０を介して入力軸５１と出力軸５２とに連結され、ステアリングの操作により入力軸５１に操舵力が付与されると、自身に捩じれが生じることで、入力軸５１と出力軸５２とが相対回転する。
【００２１】
トルクセンサ２は、ステアリングに加えられる操舵力を検出するものであり、磁石２１、磁気ヨーク２２、集磁リング２３及び磁気センサ２４から構成されている。
【００２２】
磁石２１は、リング状であって、ステアリングと連結される入力軸５１の外周に磁石固定部２１ａを介して圧入固定されており、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００２３】
磁気ヨーク２２は、磁石２１の極数（Ｎ極又はＳ極）と同数の磁極爪（図示しない）が全周に等間隔に設けられた環状体で、２個１組で構成され、磁石２１の外周に一定のエアギャップを有して同心に設けられている。なお、１組の磁気ヨーク２２は、互いの磁極爪が周方向にずれて交互に配置されるように位置決めされている。
【００２４】
集磁リング２３は、磁気ヨーク２２と同様に２個１組で構成され、磁気ヨーク２２の外周に近接して設けられる。この集磁リング２３は、後述する円筒部材８の内周面に集磁リング固定部２３ｂと一体成形されている。また、集磁リング２３には、周方向の一部分に平板状の集磁部２３ａが設けられ、この集磁部２３ａは、互いの集磁部２３ａが軸方向に対向して設けられている。
【００２５】
磁気センサ２４は、軸方向に対向する集磁部２３ａ同士の間に設けられ、両集磁部２３ａ間に発生する磁束密度を検出し、その検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。この磁気センサ２４は、例えばホールＩＣであり、円筒部材８に集磁リング固定部２３ｂを介して固定され、ホールＩＣターミナル２４ａが軸方向のステアリング側に直角に折り曲げられ、制御部３の制御基板３１に接続されている。
【００２６】
制御部３は、上述のトルクセンサ２で検出された操舵トルクに基づいて、電動モータ４へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【００２７】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための丸孔３１ａが設けられている。また、制御基板３１には、電動モータ４のモータターミナル４１が接続される貫通孔３１ｂが設けられている。
【００２８】
スイッチングトランジスタ３２は、円筒部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ３２は、図２に示すように、スイッチングトランジスタ３２の側方に取り出されたターミナルが軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に接続されている。
【００２９】
制御基板３１には、図３及び図４（ａ）に示すように、制御素子３３、リレー３４、３５及びコンデンサ３６が直接基板上に組み付けられている。また、制御基板３１には、トルクセンサ２からの端子が接続され、操舵力が入力される。また、制御基板３１は、電動モータ４側に突出する突出部３１ｃを有している。
【００３０】
制御素子３３は、マイクロコンピュータ等の素子であり、トルクセンサ２からの操舵力に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ３２をデューティー制御するための信号を生成する。リレー３４は、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。リレー３５は、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コンデンサ３６は、制御基板３１の突出部３１ｃに固定され、電源電圧の変動を抑制するものである。
【００３１】
電動モータ４は、上述した制御部３で決定されたステアリングの操舵力を補助するための操舵補助力を出力軸５２に付与するものであり、モータハウジングを成す磁性体のヨーク４９の内周にマグネット４８を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ４７及びこのアーマチャ４７に設けられたコンミテータ４６に摺接するブラシ４３等から構成される直流モータである。また、ブラシ４３をブラシホルダ４３ａ内に設けられたスプリング４４により、内径方向に付勢することで、ブラシ４３をコンミテータ４６に摺接させている。さらに、電動モータ４は、図５に示すように、ヨーク４９の開口端面がハウジング６の側面に当接して組み付けられ、ボルト１８によりフレームエンド７０に固定されている。
【００３２】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる金属製のモータターミナル４１を具備し、このモータターミナル４１が例えば樹脂製のホルダプレート１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００３３】
ホルダプレート１９は、ブラシ４３を摺動自在に保持するブラシホルダ４３ａを固定するもので、図５に示すように、ヨーク４９の開口端部に組み付けられたフレームエンド７０内に組み付けられる。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００３４】
また、モータターミナル４１は、給電線を成しており、ほぼ直角に折り曲げられ、図１及び図６に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、一端が制御基板３１の突出部３１ｃに設けられた貫通孔３１ｂに半田を介して接続され、他端がエンドフレーム４３ｄとブラシホルダ４３ａとの間にゴムマウント４３ｂを介して挟持されたターミナルプレート４３ｃに接続されている。
【００３５】
エンドフレーム４３ｄは、鉄板であって、ヨーク４９に固定され、ハウジング６とヨーク４９との間で挟持されている。ゴムマウント４３ｂは、ブラシ４３がコンミテータ４６の外周面上を摺動する時に発生する振動を吸収するものである。ターミナルプレート４３ｃは、樹脂製の部材の内部に金属製のターミナルが保持されており、このターミナルプレート４３ｃ内のターミナルがモータターミナル４１及びピグテール４２と接続されることで、バッテリからブラシ４３に電流を供給している。
【００３６】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１、プレート１９ａ、ピグテール４２及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００３７】
動力伝達部５は、上述した電動モータ４から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、アーマチャシャフト５６、伝達部材１６、入力軸５１、出力軸５２、トーションバー５３、ウォームホイール５４及びウォームギヤ５５から構成され、アーマチャシャフト５６、伝達部材１６及びウォームギヤ５５は、入力軸５１、出力軸５２及びトーションバー５３と直交しており、特許請求の範囲の伝達部に相当する。
【００３８】
アーマチャシャフト５６は、図１に示すように、アーマチャ４７と連結され、且つアーマチャ４７よりも径が小さく、伝達部材１６が圧入固定されている。
【００３９】
ウォームギヤ５５は、アーマチャシャフト５６に圧入固定された伝達部材１６を介してアーマチャシャフト５６の回転力が伝達されることで回転する。また、ウォームギヤ５５は、電動モータ４側の端部の外周面にヘリカルスプライン５５ａが形成されており、伝達部材１６とスプライン結合されている。
【００４０】
ウォームホイール５４は、図２に示すように、出力軸５２の外周に固定され、ウォームホイール５４の外周がウォームギヤ５５と噛み合っており、ウォームギヤ５５が回転することで周方向に回転する。
【００４１】
また、コンデンサ３６は、図４（ｂ）に示すように、１つで構成され、且つ円筒状を呈しており、コンデンサ３６の長手方向がアーマチャシャフト５６と直交して設けられる。さらに、図５及び図６に示すように、コンデンサ３６は、ハウジング６内の伝達部材１６の外径側で、且つコンデンサ３６が電動モータ４の外径よりも内径側に設けられた空隙６１に設けられる。言い換えれば、コンデンサ３６は、ハウジング６内の入力軸５１と電動モータ４との間の空間内に設けられた空隙６１に設けられる。なお、一般にアーマチャシャフト５６とウォームギヤ５５とは、別体であって、伝達部材１６を介して連結されることから、伝達部材１６の外径側には、必然的に空隙６１が形成される。また、コンデンサ３６は、密着部材を成す充填材を介してハウジング６の内壁に固定されている。
【００４２】
ハウジング６は、アルミニウム製であって、ハウジング６の内部に円筒部材８が設けられている。このハウジング６は、ベアリング１２を介して出力軸５２を回転自在に支持している。また、図５に示すように、ハウジング６の充填材を介してコンデンサ３６が接する内壁部分は、コンデンサ３６の外周面形状に沿って形成されている。
【００４３】
カバー７は、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口部分を塞ぐと共に、入力軸５１を支持するベアリング１３を固定するためのものである。また、カバー７は、円筒部材８をハウジング６の内壁と当接するように円筒部材８を押し付ける。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。
【００４４】
円筒部材８は、アルミニウム製であって、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を固定し、内周面に集磁リング２３が設けられた集磁リング固定部２３ａが設けられている。また、円筒部材８は、ベアリング１１を介して出力軸５２を支持している。さらに、円筒部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。この当接部８１は、円筒部材８に設けられたスイッチングトランジスタ３２と軸方向に略対向する部分に設けられている。また、円筒部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ（図示しない）との接続するための電源用ターミナルと、車速信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。
【００４５】
また、図３に示すように、円筒部材８は、制御部３が固定された状態で、ハウジング６内に収容される。
【００４６】
（本実施形態の効果）
本実施形態の電動パワーステアリング装置１のコンデンサ３６は、ハウジング６内の伝達部材１６の外径側で、且つ電動モータ４の外径よりも内径側に設けられた空隙６１に設けられる。言い換えれば、コンデンサ３６は、ハウジング６内の入力軸５１と電動モータ４との間の空間内に設けられた空隙６１に設けられる。この構成により、空隙６１を有効利用してコンデンサ３６を空隙６１に設けることで、電動パワーステアリング装置１の大型化を招かずにコンデンサ３６を収容可能にすることができる。
【００４７】
また、コンデンサ３６は、充填材を介してハウジング６の内壁と接していることから、コンデンサ３６から発生する熱を充填材を介してハウジング６に伝達させることができる。これにより、コンデンサ３６の放熱性を向上させることができる。
【００４８】
さらに、コンデンサ３６は、ハウジング６の内壁と接しており、そのハウジング６の内壁部分は、コンデンサ３６の外周面形状に沿って形成されている。そのため、例えば振動によってコンデンサ３６が動くことを抑制することができる。これにより、コンデンサ３６と制御基板３１との接合部分に応力が加わることを抑制でき、信頼性の向上が図れる。
【００４９】
また、コンデンサ３６は、円筒状を呈しており、コンデンサ３６の長手方向がアーマチャシャフト５６と直交して設けられることから、コンデンサ３６は、操舵軸と平行に設けられる。これにより、電動パワーステアリング装置１の径方向の大型化を招かなくすることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、図５に示すように、コンデンサ３６が電動モータ４の外径よりも外径側に若干飛び出ているが、コンデンサ３６のほぼ全てが電動モータ４の外径よりも内径側に設けられていればよい。
【００５１】
なお、本実施形態では、アーマチャシャフト５６とウォームギヤ５５とが伝達部材１６を介して連結されているが、アーマチャシャフト５６とウォームギヤ５５とが一体で構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一部軸方向断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の入力軸及び出力軸に沿った軸方向断面図である。
【図３】図２における制御部及び円筒部材を示す軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は、制御部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図６】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…トルクセンサ、
３…制御部、
４…電動モータ、
５…動力伝達部、
６…ハウジング、
７…カバー、
８…円筒部材、
２１…磁石、
２２…磁気ヨーク、
２３…集磁リング、
２４…磁気センサ、
３１…制御基板、
３２…スイッチングトランジスタ、
３３…制御素子、
３４、３５…リレー、
３６…コンデンサ、
４１…モータターミナル、
４２…ピグテール、
４３…ブラシ、
４４…スプリング、
４６…コンミテータ、
４７…アーマチャ、
４８…マグネット、
４９…ヨーク、
５１…入力軸、
５２…出力軸、
５３…トーションバー、
５４…ウォームホイール、
５５…ウォームギヤ、
５６…アーマチャシャフト、
６１…空隙。

Claims (2)

1. 通電により駆動する電動モータと、前記電動モータの駆動力を操舵軸に伝達する動力伝達部と、前記電動モータに流れる電流を平滑するためのコンデンサを有し、前記電動モータへの通電を制御する制御部と、前記電動モータ、前記動力伝達部及び前記制御部を収容するためのハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記操舵軸は、前記電動モータの軸に対して略直交しており、前記コンデンサは、前記ハウジング内で、且つ前記操舵軸と前記電動モータとの間の前記電動モータの外径よりも内径側に設けられた空隙である空間内に設けられると共に、前記コンデンサは、前記コンデンサの長手方向が前記電動モータの軸に対して直交して設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記コンデンサは、密着部材を介して前記ハウジングと接し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。

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