JP5846941B2

JP5846941B2 - 電動パワーステアリングコントロールユニットにおけるブラケット構造

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Publication number: JP5846941B2
Application number: JP2012018280A
Authority: JP
Inventors: 一樹安永; 雅之西村
Original assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013154820A

Description

本発明は、電動パワーステアリングコントロールユニットを車両に取り付ける際のブラケットの構造に関するものである。

従来より、車両のステアリングの操舵力をモータでアシストする電動パワーステアリング装置において、アシストモータへの電流供給を行う電動パワーステアリングコントロールユニットを被取り付け体である車両に取り付けられている。

電動パワーステアリングコントロールユニットは被取り付け体にボルト等で取り付けされるが、電動パワーステアリングコントロールユニットと被取り付け体に形成されたボルト孔までは１５ｍｍ前後の寸法で形成されている。

このような電動パワーステアリングコントロールユニットでは、金属製の取り付け部をケースに固定又はインサートする構造が知られている。また、例えば特開２０１０−２８８３２８号公報（以下「特許文献１」）のようなケースに取り付け部を形成する構造も知られている。

特許文献１の電動パワーステアリング装置の斜視図を図１１に示す。図１１においては、ヒートシンク205が取り付けられるハウジング203の開口部と反対側の開口部側の側面には、電動パワーステアリング装置201を被取り付け体である車両に取り付けるための取り付け脚部203Lが形成されている。

特開２０１０−２８８３２８号公報

しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置では次のような問題が生じている。即ち、金属製の取り付け部をケースに固定又はインサートする構造は、金属製の取り付け部は重量が重く、ケースに金属製の取り付け部を固定する工数を有する問題が生じる。

また、特許文献１においては、ヒートシンクが取り付けられるハウジングの開口部と反対側の開口部側の側面には、電動パワーステアリング装置を被取り付け体である車両に取り付けるための取り付け脚部が形成されている。しかし、絶縁樹脂製の取り付け部を形成する構成はケースと取り付け部との接続部分の強度が低下する問題が生じる。

また、小型化及び軽量化が求められる電動パワーステアリング装置においては、取り付け体までの寸法は固定されるため、金属製取り付け部の長さを延長する必要が生じ、金属製取り付け部の重量がさらに増加する。さらに、絶縁樹脂製取り付け部の場合はケースと取り付け部との接続部分の強度がさらに低下する問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、電動パワーステアリングコントロールユニットを車両に取り付ける際のブラケットに関して、ブラケットの長さを延長してもブラケットの強度を保つことができ、また、生産効率の高い電動パワーステアリングコントロールユニットを提供することを目標とする。

上記課題を解決するため本発明では次のような電動パワーステアリングコントロールユニットの構成とする。即ち、樹脂で成形されたケースと、当該ケースに一端が配備された金属製パイプと、当該金属製パイプの他端に配備された取付部とを備え、前記金属製パイプは、前記ケース及び前記取付部に全体が埋没されていることとする。

また、本発明では次のような電動パワーステアリングコントロールユニットの構成としても良い。即ち、樹脂で成形されたケースと、当該ケースに一端が配備された金属製パイプと、当該金属製パイプの他端に配備された取付部とを備え、前記金属製パイプは、その空洞部分に樹脂が充填されていることとする。

好ましくは、前記ケースは、前記金属製パイプとの接続部に、リブが形成されていることとする。

好ましくは、前記金属製パイプは、前記ケース及び前記取付部から少なくとも一部が露出されていることとする。

好ましくは、前記取付部は、前記金属製パイプを複数介在させて、前記ケースに接続されていることとする。

また、ケースは、ケースと金属製パイプの一端との接続部にリブを形成し、取り付け部は、金属製パイプの他端と取り付け部との接続部にリブを形成することで、金属性パイプとケース及び取り付け部の接続部の強度を向上させることが出来る。

また、金属製パイプの空洞部分は、樹脂を充填させることで、金属製パイプの強度を向上させるとともに、金属性パイプを全て金属で成形する場合と比べて軽量化することができる。

本発明の第１の実施例とする電動パワーステアリング装置の機構を示す斜視図である。第１の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図である。図２の矢印（Ａ）方向から見たＢ−Ｂ断面図を拡大した図である。第１の実施例とするブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図である。第１の実施例の変形例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図である。第２の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図である。第２の実施例とするブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図である。第３の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図である。図８の矢印（C）方向から見たD−D断面図を拡大した図である。第３の実施例とするブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図である。特許文献１の電動パワーステアリング装置の斜視図を示す。

以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図１０に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とする電動パワーステアリング装置の機構を示す斜視図を図１に、第１の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図を図２に、図２の矢印（Ａ）方向から見たＢ−Ｂ断面図を拡大した図を図３に、ブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図を図４に、第１の実施例の変形例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図を図５にそれぞれ示す。

図１において、電動パワーステアリング装置は、ステアリングコラム100に備えられた電動パワーステアリングコントロールユニット（以下「EPSコントロールユニット」）80と、トルクセンサ94と、アシストモータ96と、減速ギアボックス98と、から構成されている。また、ステアリング構造は、ステアリングホイール90に接続されたステアリング軸92とピニオンラック104側に備えられたピニオン軸102が別体となって構成されており、当該ステアリング軸92と当該ピニオン軸102はトーションバー（図示しない）で連結されている。さらに、当該ピニオン軸102の先端にピニオンギアを取り付け、当該ピニオンギアは当該ステアリングホイール90を切った際の回転力によって回転する。

また、前記ピニオンラック104には前記ピニオンギアの回転力を伝達するラックギアが備えられている。さらに、前記ピニオンギアと当該ラックギアが噛み合わされており、前記ピニオンギアの回転運動が当該ラックギアによって左右運動に変換されている。

また、前記ピニオンラック104の両端の先端にはタイロッド106が備えられている。さらに、前記トルクセンサ94は前記トーションバーの捻れを検知する。

具体的に前記トルクセンサ94の構成と動作を説明すると、前記トルクセンサ94は前記ステアリング軸92と前記ピニオン軸102とが重なり合う部分から構成されている。外周に配置される前記ピニオン軸102にセンサスリーブ及びコイルを備え、内周に配置される前記ステアリング軸92に突部が形成されている。前記ステアリング軸92が回転すると前記トーションバーが捻れ、当該センサスリーブと当該突部との距離が変化することによって当該コイルの磁束密度が増減し、電圧が変化する。前記トルクセンサ94はこの電圧を読み取ることで前記ステアリングホイール90の操舵トルクを検出している。

また、車両における電子制御を行うECU112はトランスミッションに備えられた車速センサ110からの車速信号及び前記トルクセンサ94からの操舵トルクを受信している。さらに、当該ECU112は前記トルクセンサ94及び当該車速センサ110からの信号を基にして前記アシストモータ96を駆動するための電流値を演算する。

また、前記ECU112は演算した電流値に応じて前記EPSコントロールユニット80にバッテリ114から電源を供給している。さらに、前記EPSコントロールユニット80は前記アシストモータ96内のコイルに流す電流の大きさ及び向きの切り替えを行っている。

また、前記減速ギアボックス98は前記ステアリング軸92に備えられたギアと前記アシストモータ96のモータシャフトに備えられたギアを噛み合わせて構成されている。

前記電動パワーステアリング装置の動作を説明すると、前記ステアリングホイール90を左右に操作すると、前記トーションバーが捻れる。すると、前記ステアリング軸92と前記センサスリーブに位相差が生じて、前記コイルに発生する電圧を前記トルクセンサ94が検出する。

前記ECU112は前記トルクセンサ94からの信号及び前記車速センサ110からの車速信号を基として最適なアシストトルクを演算している。また、前記EPSコントロールユニット80は前記ECU112が演算したアシストトルクに基づいて前記アシストモータ96へ電流を供給している。そして、前記アシストモータ96は前記ステアリング軸92にアシストトルクを加えて操舵力をアシストしている。

図２乃至図５において、前記ＥＰＳコントロールユニット80は前記アシストモータ96への電流供給を行う制御基板50から構成されている。また、当該制御基板50を収容するために絶縁性樹脂64で成形された立方体のケース10を有し、当該ケース10は上端方向を開口し、４方向のケース側面部12及びケース下面部14から構成されている。さらに、当該ケース側面部12には前記ECU112と接続する端子を備えたコネクタ部16を形成し、前記アシストモータ96と電気的に接続するバスバーがインサート成形されている。

また、前記制御基板50は熱膨張係数が小さく、熱伝導率の高いセラミック基板を用いる。さらに、前記制御基板50上端側の面には前記ECU112が演算したアシストトルクに基づいて前記アシストモータ96に必要な電流を制御する半導体スイッチング素子から構成されるリレー回路が備えられている。

また、前記制御基板50は前記バスバー及び前記コネクタ部16に備えられた前記端子と接続することで電気的接続及び物理的固定を行っている。さらに、前記ケース10の上端にはアルミニウム板から成形されたカバー40が備えられ、当該カバー40は前記ケース10の上端の開口面を覆うカバー上面部42及び前記ケース側面部12に回り込むカバー側面部44から構成されている。

また、前記ケース10内にはエポキシ樹脂60が充填されている。さらに、当該エポキシ樹脂60には熱伝導性フィラーとして窒化アルミニウム70が混合されている。

また、前記EPSコントローラユニット80は前記ケース下面部14が前記ステアリングコラム100と面接触するように設置され、前記ケース側面部12の下端部に前記ステアリングコラム100とボルトで取り付け固定する前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64で成形したブラケット30を備えている。さらに、当該ブラケット30は前記ケース10の対向する前記ケース側面部12のそれぞれに１箇所の計２個備えている。

また、前記ブラケット30は前記ケース10に対してアルミニウム製パイプ20を介して接続されている。さらに、当該アルミニウム製パイプ20はアルミニウム板を空洞部22を有する筒状に成形されている。

また、前記アルミニウム製パイプ20の一端20aは前記ケース側面部12の下端部に備えられ、前記アルミニウム製パイプ20の他端20bには前記ブラケット30を備えている。さらに、前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22には前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64が充填されている。

また、前記ブラケット30は前記ステアリングコラム100に固定する前記ボルトを貫通するボルト孔34を形成している。さらに、前記ブラケット30は前記アルミニウム製パイプ20との接続部にブラケット側リブ32を形成し、前記ケース10は前記アルミニウム製パイプ20との接続部にケース側リブ18を形成している。

また、前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30にインサート成形されている。さらに、前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法が１５ｍｍ以上でも上記構成によって、前記アルミニウム製パイプ20の寸法を変更することで前記ブラケット30の強度を保つことができる。

上記構成によって、前記ステアリングコラム100と前記ボルトで取り付け固定する前記ブラケット30は前記ケース10に対して前記アルミニウム製パイプ20を介して接続されている。このことから、金属のみで成形されたブラケットと比べて軽量されるとともに、樹脂のみで成形されたブラケットと比べて強度を向上させることができる。

また、前記アルミニウム製パイプ20の前記一端20aは前記ケース側面部12の下端部に備えられ、前記アルミニウム製パイプ20の前記他端20bには前記ブラケット30を備えている。これにより、ケースにブラケットを接続する工程が省略できるため、生産効率の向上を図ることができる。

また、前記ブラケット30は前記アルミニウム製パイプ20との接続部に前記ブラケット側リブ32を形成し、前記ケース10は前記アルミニウム製パイプ20との接続部に前記ケース側リブ18を形成していることから、前記アルミニウム製パイプ20と前記ケース10及び前記ブラケット30の接続部の強度を向上させることができる。

また、前記アルミニウム製パイプ20はアルミニウム板を前記空洞部22を有する筒状に成形され、前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22には前記ケース10と同じ前記絶縁性樹脂64が充填されていることで、アルミニウム部分の体積を低減してコストダウンできるとともに、前記アルミニウム製パイプ20の強度を向上させることができる。

また、前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法が１５ｍｍ以上でも上記構成によって、前記ブラケット30の強度を保つことができる。

上記実施例１の変形例として、前記パワーステアリング装置及び前記EPSコントロールユニット80の構成は車両の規格等に応じて任意に変更してもよい。また、前記ケース10の形状及び寸法は前記EPSコントロールユニット80の規格等設計事情によって任意に変更してもよい。さらに、前記ブラケット30の形状、設置箇所、及び、設置個数は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。

また、前記アルミニウム製パイプ20の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。さらに、前記ブラケット側リブ32及び前記ケース側リブ18の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。

また、図５に示すように、前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30に全体を埋没させる構造としてもよい。さらに、前記ブラケット30は成形後に前記アルミニウム製パイプ20に組み付ける構成としてもよい。

また、前記ケース10と前記ブラケット30を構成する前記絶縁性樹脂64及び前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22に充填する前記絶縁性樹脂64は例えばポリブチレンテレフタレート等を用いてよい。

次に、第２の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図を図６に、ブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図を図７にそれぞれ示す。

第２の実施例においては前記第１の実施例で説明した前記ステアリングコラム100と前記ボルトで取り付け固定する前記ブラケット30は前記ケース10に対して前記アルミニウム製パイプ20を介して接続されている構造を除いた他の構成は前記第１の実施例と同一であるため説明は省略する。

図６及び図７において、前記EPSコントローラユニット80は前記ケース下面部14が前記ステアリングコラム100と面接触するように設置され、前記ケース側面部12の下端部に前記ステアリングコラム100とボルトで取り付け固定する前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64で成形したブラケット30を備えている。また、当該ブラケット30は前記ケース10の対向する前記ケース側面部12のそれぞれに１箇所の計２個備えている。

また、前記ブラケット30は前記ケース10に対して２本のアルミニウム製パイプ20を介して接続されている。さらに、２本の当該アルミニウム製パイプ20はアルミニウム板を空洞部22を有する筒状に成形されている。

また、２本の前記アルミニウム製パイプ20の一端20aは前記ケース側面部12の下端部に備えられ、２本の前記アルミニウム製パイプ20の他端20bには前記ブラケット30を備えている。さらに、２本の前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22には前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64が充填されている。

また、前記ブラケット30は前記ステアリングコラム100に固定する前記ボルトを貫通するボルト孔34を形成している。さらに、前記ブラケット30は２本の前記アルミニウム製パイプ20との接続部にブラケット側リブ32を形成し、前記ケース10は２本の前記アルミニウム製パイプ20との接続部にケース側リブ18を形成している。

また、２本の前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30にインサート成形されている。さらに、前記ブラケット30の前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法は１５ｍｍ程度としている。

上記構成によって、前記ステアリングコラム100と前記ボルトで取り付け固定する前記ブラケット30は前記ケース10に対して２本の前記アルミニウム製パイプ20を介して接続されている。このことから、金属のみで成形されたブラケットと比べて軽量されるとともに、樹脂のみで成形されたブラケットと比べて強度を向上させることができる。

また、２本の前記アルミニウム製パイプ20の前記一端20aは前記ケース側面部12の下端部に備えられ、２本の前記アルミニウム製パイプ20の前記他端20bには前記ブラケット30を備えている。これにより、ケースにブラケットを接続する工程が省略できるため、生産効率の向上を図ることができる。

また、前記ブラケット30は２本の前記アルミニウム製パイプ20との接続部に前記ブラケット側リブ32を形成し、前記ケース10は２本の前記アルミニウム製パイプ20との接続部に前記ケース側リブ18を形成していることから、２本の前記アルミニウム製パイプ20と前記ケース10及び前記ブラケット30の接続部の強度を向上させることができる。

また、前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法が１５ｍｍ以上でも上記構成によって、２本の前記アルミニウム製パイプ20の寸法を変更することで前記ブラケット30の強度を保つことができる。

上記実施例２の変形例として、前記ブラケット30の形状、設置箇所、及び、設置個数は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。また、２本の前記アルミニウム製パイプ20の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。さらに、前記ブラケット側リブ32及び前記ケース側リブ18の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。

また、２本の前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30に全体を埋没させる構造としてもよい。さらに、前記ブラケット30は成形後に前記アルミニウム製パイプ20に組み付ける構成としてもよい。

また、前記ブラケット30は前記ケース10に対して２本以上の前記アルミニウム製パイプ20を介して接続してもよい。さらに、前記ケース10と前記ブラケット30を構成する前記絶縁性樹脂64及び前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22に充填する前記絶縁性樹脂64は例えばポリブチレンテレフタレート等を用いてよい。

また、第３の実施例とする電動パワーステアリングコントロールユニットの斜視図を図８に、図８の矢印（C）方向から見たD−D断面図を拡大した図を図９に、ブラケットとアルミニウム製パイプの斜視図を図１０にそれぞれ示す。

第３の実施例においては前記第１の実施例で説明した前記ステアリングコラム100と前記ボルトで取り付け固定する前記ブラケット30は前記ケース10に対して前記アルミニウム製パイプ20を介して接続されている構造を除いた他の構成は前記第１の実施例と同一であるため説明は省略する。

図８乃至図１０において、前記EPSコントローラユニット80は前記ケース下面部14が前記ステアリングコラム100と面接触するように設置され、前記ケース側面部12の下端部に前記ステアリングコラム100とボルトで取り付け固定する前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64で成形したブラケット30を備えている。また、当該ブラケット30は前記ケース10の対向する前記ケース側面部12のそれぞれに１箇所の計２個備えている。

また、前記アルミニウム製パイプ20の他端20bは１本の前記アルミニウム製パイプ20に２箇所の曲部24を形成し、U字型に成形されている。

また、前記アルミニウム製パイプ20の一端20aは前記ケース側面部12の下端部に備えられ、前記アルミニウム製パイプ20の前記他端20bには前記ブラケット30を備えている。さらに、前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22には前記ケース10の材料と同じ前記絶縁性樹脂64が充填されている。

また、前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30にインサート成形されている。さらに、前記ブラケット30の前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法は１５ｍｍ程度としている。

また、前記ボルト孔34から前記ケース側面部12までの寸法が１５ｍｍ以上でも上記構成によって、前記アルミニウム製パイプ20の寸法を変更することで前記ブラケット30の強度を保つことができる。

上記実施例３の変形例として、前記ブラケット30の形状、設置箇所、及び、設置個数は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。また、前記アルミニウム製パイプ20の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。さらに、前記アルミニウム製パイプ20は前記一端20aに２箇所の前記曲部24を形成し、U字型に成形してもよいし、前記曲部24の形状は適宜変更してもよい。

また、前記ブラケット側リブ32及び前記ケース側リブ18の形状は設計事情によって任意の形状に変更してもよい。さらに、前記アルミニウム製パイプ20は前記ケース10及び前記ブラケット30に全体を埋没させる構造としてもよい。

また、前記ブラケット30は成形後に前記アルミニウム製パイプ20に組み付ける構成としてもよい。さらに、前記ケース10と前記ブラケット30を構成する前記絶縁性樹脂64及び前記アルミニウム製パイプ20の前記空洞部22に充填する前記絶縁性樹脂64は例えばポリブチレンテレフタレート等を用いてよい。

10：ケース
12：ケース側面部
14：ケース下面部
16：コネクタ部
18：ケース側リブ
20：アルミニウム製パイプ（金属製パイプ）
20a：一端
20b：他端
22：空洞部
24：曲部
30ブラケット（取り付け部）
32：ブラケット側リブ
34：ボルト孔
40：カバー
42：カバー上面部
44：カバー側面部
50：制御基板
60：エポキシ樹脂
62：樹脂面
64：絶縁性樹脂
70：窒化アルミニウム
80：電動パワーステアリングコントロールユニット（ＥＰＳコントロールユニット）
90：ステアリングホイール
92：ステアリング軸
94：トルクセンサ
96：アシストモータ
98：減速ギアボックス
100：ステアリングコラム
102：ピニオン軸
104：ピニオンラック
106：タイロッド
108：操向輪
110：車速センサ
112：ECU
114：バッテリ

Claims

樹脂で成形されたケースと、当該ケースに一端が配備された金属製パイプと、当該金属製パイプの他端に配備された取付部と、を備え、
前記金属製パイプは、前記ケース及び前記取付部に全体が埋没されていることを特徴とする電動パワーステアリングコントロールユニット。
樹脂で成形されたケースと、当該ケースに一端が配備された金属製パイプと、当該金属製パイプの他端に配備された取付部と、を備え、
前記金属製パイプは、その空洞部分に樹脂が充填されていることを特徴とする電動パワーステアリングコントロールユニット。
前記ケースは、前記金属製パイプとの接続部に、リブが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コントロールユニット。
前記金属製パイプは、前記ケース及び前記取付部から少なくとも一部が露出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリングコントロールユニット。
前記取付部は、前記金属製パイプを複数介在させて、前記ケースに接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の電動パワーステアリングコントロールユニット。