JP2012153302A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクセンサ出力調整用トリマ調整作業と制御ユニットの組立作業性を改善し生産性を向上させながら、ラジオノイズ障害が緩和されて、静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置の制御ユニット１９の金属カバー２６の外面にコラムカバー８を固定する取付けブラケット９を配置し、金属カバー２６に従来形成されていた開口部を廃止し、トリマ調整作業と制御ユニットの組立作業性を向上させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ステアリング系に減速ギヤボックス内のウォーム減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置として、減速ギヤボックスに制御ユニットを装着し、検出した操舵トルクの情報に基づいて制御ユニットが電動モータを駆動制御し、電動モータで発生した操舵補助力をステアリング系にウォーム減速機構を介して伝達する機電一体型の電動パワーステアリング装置が知られている。
この特許文献１の装置の電動パワーステアリング装置は、ウォーム減速機構が減速ギヤボックスのウォーム収納部に収納され、軸受部材を介して回転自在に支持されているウォームと、減速ギヤボックスのウォームホイール収納部に収納され、ウォームに噛み合ってステアリング系に回転力を伝達するウォームホイールとを備えている。

電動モータは、モータケースの一端側の開口部を閉塞するフランジ部材が結合した構成とされ、電動モータの出力軸をウォーム収納部の開口部からウォーム収納部内のウォームに同軸に連結し、フランジ部材の取付けフランジを、ウォーム収納部の開口部の周縁に形成したモータ取付け部に当接してネジ止めして減速ギヤボックスに装着する。
ここで、特許文献１の電動モータのフランジ部材は、周方向に離間して二箇所の取付けフランジが形成されており、これら二箇所の固定点（取付けフランジ及びモータ取付け部のネジ止め位置）で電動モータが減速ギヤボックスに装着されている。
また、減速ギヤボックスに内蔵されたトルクセンサで検出した操舵トルクの情報に基づいて操舵補助力を演算する制御ユニットが、電動モータとトルクセンサを直接電気的に接合できるように減速ギヤボックス上に固定されている。

一方では、ステアリング装置を覆うコラムカバーを固定する必要があり、ステアリングコラムの下部に固定部を有したブラケット設ける必要がある。
ここで、特許文献２のステアリングコラムでは、チルト機構を構成する締付けチルトブラケット１６に、ニープロテクト１０を介してコラムカバー１３がコラム下方よりネジ１２で取り付けられている。

特開２００９−２３４６０号公報 特開２００２−４６６２４号公報

上述した特許文献１の電動パワーステアリング装置によると、金属カバーはラジオノイズ障害が緩和を目的とし薄板で成形されるので、カバー面の剛性が低く、減速ギヤボックスに装着された電動モータからの振動が伝達して音として拡散させる可能性があるので、制御ユニットと減速ギヤボックスの間にある放熱カバーを、板厚方向に膨出して一体形成されたディスクリートカバー部とからなる剛性を向上させた一体部材とすることで、モータ振動が伝達しても放熱カバーで振動が抑制されて制御ユニットに振動が伝達しないように構成されている。また、減速ギヤボックスの制御ユニット装着部に装着される金属カバーの上面には、制御基板上のトルクセンサ出力調整用トリマを外部から調整できるように開口部が配置されおり、出力調整後にコンタミ対策及びシールド性向上の為に導電性（例えばアルミ）のテープ等で塞ぐ構成となっていて生産性を損なう。

機電一体型の電動パワーステアリング装置を車両の所望のレイアウトで制御ユニットをコラム下方に配置する場合で、特許文献２のステアリングコラムのコラムカバーを固定するチルトラケットを用いると、制御ユニットの金属カバーとコラムカバーを固定するチルトブラケットが密接するので、前述したトルクセンサ出力調整用トリマ調整作業を行う場合に開口部が必要となり、出力調整後にコンタミ対策及びシールド性向上の為に導電性（例えばアルミ）のテープ等で塞ぐ構成となっていて生産性を損なう。
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、生産性が向上すると共に、ラジオノイズ障害が緩和されて、静粛性に優れた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いる。

上記目的を達成するために、請求項１記載の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、前記電動モータを制御する基板を含む制御ユニットとが、前記減速ギヤボックスに結合した電動パワーステアリング装置において、前記制御ユニットは、箱形状の金属カバーを有し、前記金属カバーの表面にコラムカバーの取付けブラケットを設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

また、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置では、前記コラムカバーの取付けブラケットは、前記金属カバーの表面に複数の固定部を介して固定されることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

さらに、請求項３に記載の電動パワーステアリング装置では、前記コラムカバーの取付けブラケットの複数の固定部は、コラム軸を中心に各々離間して設けら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。

本発明に係る機電一体型電動パワーステアリング装置によれば、制御ユニット内のパワー基盤に実装されたディスクリート部品を操作してトルクセンサ出力を調整した後に制御ユニットの金属カバーを固定することが可能となるため、従来設けていた制御ユニット金属カバーの開口部を廃止することが可能である。そこで、従来開口部を覆っていた導電性テープが不要となって生産性が向上して低コストとなると共に、開口部が起因となって発生していたラジオノイズ障害を緩和することが出来る。また、制御ユニットの金属カバー外面にコラム外部カバーの取付けブラケットを固定することで、金属カバーの剛性が向上して作動音の低減に寄与出来る。さらに、コラムカバーの取付けブラケットに複数の固定部を設けること、及び、各々の固定部をコラム中心より離間して設けることにより、金属カバーの剛性がより高くすることが出来るので、作動音の低減に寄与出来る。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を右ハンドル車に適用した場合の左方向から示した斜視図である。 電動パワーステアリング装置を車両下方から示した図である。 電動パワーステアリング装置の要部を示す縦断面図である。 制御ユニットの分解斜視図である。 実施形態の電動パワーステアリング装置の要部を示した側面図である。 実施形態の電動パワーステアリング装置の正面図である。 別の実施形態の電動パワーステアリング装置の正面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の電動パワーステアリング装置を運転席側から見た斜視図であり、図２は、電動パワーステアリング装置を車両下方から見た図であり、図３は、電動パワーステアリング装置の要部を示す縦断面図であり、図４は、制御ユニットの分解斜視図である。

図１，２の符号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が配設されている。ステアリングシャフト２には、ユニバーサルジョイント６０を介してロアシャフト６１の一端が連結され、このロアシャフト６１の他端にはユニバーサルジョイント６２を介してピニオンシャフト（不図示）が連結されている。

ステアリングコラム３及び減速ギヤボックス４は、アッパ取付けブラケット６及びロア取付けブラケット７によって車体側に取付けられている。
ロア取付けブラケット７は、取付け板部７ａと、この取付け板部７ａの下面から左右方向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の下端が、減速ギヤボックス４の車両前方側に一体形成された支持部４ｂ（図３参照）に枢軸７ｃを介して回動自在に連結されている。また、取付け板部７ａにはスリット７ｄが形成されており、このスリット７ｄに離脱用カプセル７ｅが嵌め込まれている。この離脱用カプセル７ｅにはボルト貫通孔７ｆが形成されており、離脱用カプセル７ｅの下方からボルト貫通孔７ｆに貫通した固定ボルト（図示せず）を車体側部材（図示せず）にねじ込むことで、取付け板部７ａが車体側部材に取付けられている。

アッパ取付けブラケット６は、一対の取付け板部６ａと、これら一対の取付け板部６ａを結合する結合板６ａ１と、一対の取付け板部６ａの下端に固定されて左右（車幅）方向に離間している１対の支持板部６ｂと、これら一対の支持板部６ｂに形成されたステアリングコラム３を支持するチルト機構６ｃとを備えている。そして、チルト機構６ｃのチルトレバー６ｇを回動させ、ステアリングコラム３の支持状態を解除することにより、ステアリングコラム３をロア取付けブラケット７の枢軸７ｃを中心として上下にチルト位置調整可能にしている。また、一対の取付け板部６ａにはスリット６ｄが形成されており、このスリット６ｄに離脱用カプセル６ｅが嵌め込まれている。この離脱用カプセル６ｅにはボルト貫通孔６ｆが形成されており、離脱用カプセル６ｅの下方からボルト貫通孔６ｆに貫通した固定ボルト（図示せず）を車体側部材（図示せず）にねじ込むことで、取付け板部６ａが車体側部材に取付けられている。

ステアリングシャフト２は、図３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の下端にトーションバー２ｂを介して連結されたトーションバー２ｂを覆う出力軸２ｃとで構成されている。
減速ギヤボックス４は、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか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。この減速ギヤボックス４は、図３に示すように、電動モータ５の出力軸（不図示）に連接されたウォーム減速機のウォーム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に噛合するウォームホイール１３を収納するウォームホイール収納部１４と、このウォームホイール収納部１４の車両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を取付けるモータ取付け部１７（図１参照）と、トルクセンサ収納部１６の車両後端に形成された筒状のコラム取付け部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のコラム取付け部１８に、ステアリングコラム３の車両前端部が外嵌されて連結されている。

前記トルクセンサ１５は、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、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，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〜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。
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４に示すように、熱伝動率の高い金属製の放熱プレート２１と、パワー基板２３と、長方形枠状の合成樹脂製フレーム２４と、制御基板２５と、金属カバー２６とを備えている。

放熱プレート２１は、制御ユニット装着部２０の平坦取付け面に放熱グリースを介して直接固定される。パワー基板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ディスクリート部品２３ａ，２３ｂが実装される。合成樹脂製フレーム２４はパワー基板２３を囲繞する。制御基板２５は、合成樹脂製フレーム２４の正面に取付けられ、トルクセンサ１５の外部接続端子１５ｃ〜１５ｆを直接挿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基板２３のパ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）やその周辺機器等のディスクリート部品２５ｅが実装される。金属カバー２６は、パワー基板２３、合成樹脂製フレーム２４及び制御基板２５を覆う。

また、合成樹脂製フレーム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の左端に形成され、電動モータ５の接続端子５ｃ，５ｄに電気的に接続する端子台２４ｃと、フレーム本体２４ａの右端に固定された雌型コネクタ４５とを備えている。雌型コネクタ４５は、電源コネクタ４５ａと、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４５ｂとを備えている。パワー基板２３及び制御基板２５は、接続端子２２ａを介して接続されている。

そして、上記構成の制御ユニット１９は、放熱プレート２１の内面にパワー基板２３がビス止めされる。そして、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０に放熱グリースが塗布され、放熱プレート２１が制御ユニット装着部２０の平坦取付け面に当接してビス止めされる。そして、合成樹脂製フレーム２４は、パワー基板２３の周囲を囲繞するように制御ユニット装着部２０に載置される。そして、合成樹脂製フレーム２４の取付け板部２４ｂが、減速ギヤボックス４の制御ユニット装着部２０にビス止めされる。また、合成樹脂製フレーム２４の正面側に、制御基板２５が、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を挿通させてからビス止めされ、外部接続端子１５ｃ〜１５ｆとスルーホール２５ａ〜２５ｄとを半田付けし、金属カバー２６を制御ユニット装着部２０に組み付けることで、減速ギヤボックス４に制御ユニット１９が装着される。

金属カバー２６には、コラムカバー８をネジ１０で固定するカバー取付けブラケット９が設けられている。カバー取付けブラケット９はコラム軸方向に略Ｌ字状であり、金属カバー２６との接合部は、ネジ穴９ａを中心として左右方向に延在する固定部９ｂがスポット溶接で固定されている。コラムカバー８は、電動パワーステアリング装置１を車両に取り付けた後で、電動パワーステアリング装置１を覆い、最後に下方よりネジ１０で固定する。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフト２を内装するステアリングコラム３と、ステアリングシャフト２に減速ギヤボックス４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５と、電動モータ５を制御する基板を含む制御ユニット１９とを備えたものである。

減速ギヤボックス４の外周に制御ユニット１９を組み付ける制御ユニット装着部２０が形成されており、制御ユニット１９は、制御ユニット装着部２０に組み付けられる放熱プレート２１と、電動モータ５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２５と、パワーモジュールを実装したパワー基板２３と、放熱プレート２１とで制御基板２５及びパワー基板２３の周囲を覆う箱形状の金属カバー２６とを少なくとも含んで構成されている。パワー基盤２３に実装されるパワーモジュールとは、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ディスクリート部品２３ａ，２３ｂを指す。また、箱形状の金属カバー２６は、これらの制御基板２５とパワー基板２３に配置された電装部品のラジオノイズ障害を緩和する為のシールドとして設けられる。

長方形状の金属カバー２６の長尺方向に沿って、コラムカバー８を固定するためのカバー取付けブラケット９の離間した２箇所の固定部９ｂがスポット溶接で固定されているので、金属カバー２６の表面の面剛性が向上する。その結果、電動モータ５から発生する振動が伝播しても、音の拡散を防止することができる。また、制御ユニット１９内のパワー基盤２３に実装されているディスクリート部品２３a、２３ｂを操作してトルクセンサ出力の調整を行った後に、制御ユニット１９の金属カバー２６を固定することが可能となり、制御ユニット１９における金属カバー２６と合成樹脂製フレーム２４に従来形成されていた開口部を廃止することが可能となるので、従来金属カバー２６の開口部を覆っていた導電性テープが不要となるため、生産性が向上すると共に、従来から開口部が起因となって発生していたラジオノイズ障害をより緩和することが出来る。

本願実施例では、コラムカバー８を固定するためのカバー取付けブラケット９の離間した２箇所の固定部９ｂをスポット溶接で固定しているが、ネジ、加締めなどの固定方法を用いても良い。また、２箇所の固定部９ｂは２箇所に限らず図７に示すように複数の固定部を設けても良い。さらに、リブ９ｃを設けてカバー取付けブラケット９を補強しても良い。

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…トーションバー、２ｃ…出力軸、３…ステアリングコラム、４…減速ギヤボックス、４ｂ…支持部、５…電動モータ、６…アッパ取付けブラケット、７…ロア取付けブラケット、８…コラムカバー、９…カバー取付けブラケット、１０…ネジ、１１…ウォーム、１２…ウォーム収納部、１３…ウォームホイール、１４…ウォームホイール収納部、１５…トルクセンサ、１５ａ，１５ｂ…検出コイル、１５ｃ〜１５ｆ…外部接続端子、１６…トルクセンサ収納部、１７…モータ取付け部、１８…コラム取付け部、１９…制御ユニット、２０…制御ユニット装着部、２１…放熱プレート、２２ａ…接続端子、２３…パワー基板、２３ａ，２３ｂ…ディスクリート部品、２４…合成樹脂製フレーム、２４ａ…フレーム本体、２４ｂ…取付け板部、２４ｃ…端子台、２５…制御基板、２５ａ〜２５ｄ…スルーホール、２５ｅ…ディスクリート部品、２６…金属カバー、３２，３３… ネジ、６０…ユニバーサルジョイント、６１… ロアシャフト、６２…ユニバーサルジョイント

Claims (3)

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、前記電動モータを制御する基板を含む制御ユニットとが、前記減速ギヤボックスに結合した電動パワーステアリング装置において、前記制御ユニットは、箱形状の金属カバーを有し、前記金属カバーの表面にコラムカバーの取付けブラケットを設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記コラムカバーの取付けブラケットは、前記金属カバーの表面に複数の固定部を介して固定され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. 前記コラムカバーの取付けブラケットの複数の固定部は、コラム軸を中心に各々離間して設けられている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。

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