(57)【要約】  ギアボックスの外表面に、制御装置の回路モジュール、即ちパワーモジュール、フレームモジュール、制御モジュール等を装着した、車両への搭載が容易で発熱による影響が少ない電動パワーステアリング装置である。ギアボックス（１１）の上半分は内部に減速機構が組み込まれた直方体の箱体（１１ｂ）に形成される。ギアボックス（１１）の、ウォームギア噛合点からみて電動モータ（１２）の中心軸の軸線よりも外側の第１の平面（１１ｂ１）をパワーモジュール（ＰＭ）の取付け面、これと交差する第２の平面（１１ｂ２）をフレームモジュール（ＦＭ）を構成する回路部品と制御モジュール（ＣＭ）の取付け面とする。
2007007880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵軸に繋がる入力軸と操舵機構に繋がる出力軸とを回転自在に支承し、外表面に第１の平面とこれに交差する第２の平面を備えるギアボックスと、
前記ギアボックスに収納され、操舵軸に発生する操舵トルクに基づいて操舵補助力を供給する電動モータの回転を出力軸に伝達する減速機構と、
前記ギアボックスに収納され、入力軸と出力軸との間の捩れ角を検出して操舵トルクを検出するトルクセンサと、
少なくとも前記電動モータのモータ電流を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、複数の回路モジュールから構成され、回路モジュールは前記ギアボックスの第１の平面及び第２の平面とに装着されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ギアボックスに収容される減速機構は歯車減速機構であって、前記ギアボックスの第１の平面は、前記歯車減速機構の歯車噛合点からみて前記電動モータの中心軸の軸線よりも外側にある平面であり、前記第２の平面は前記第１の平面と交差する平面であ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。
【請求項３】
前記ギアボックスに収容される減速機構は歯車減速機構であって、前記ギアボックスの第１の平面は、前記歯車減速機構の歯車噛合点からみて前記電動モータの中心軸の軸線よりも外側にあり、前記歯車噛合点と電動モータの中心軸の軸線とを含む平面と交差する平面であり、前記第２の平面は前記第１の平面と交差する平面であ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。
【請求項４】
前記ギアボックスに収容される減速機構はウォームギアとウォームホイールギアから構成される歯車減速機構であって、前記ギアボックスの第１の平面は、前記歯車減速機構の歯車噛合点からみてウォームギア軸の軸線よりも外側にある平面であり、前記第２の平面は前記第１の平面と交差する平面であ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。
【請求項５】
前記ギアボックスに収容される減速機構は歯車減速機構であって、前記ギアボックスの第１の平面は、前記歯車減速機構の歯車噛合点からみて前記電動モータの中心軸の軸線よりも外側にある平面であり、前記歯車噛合点から最も離れた位置にある平面で、且つ前記第２の平面は前記第１の平面と交差する平面であ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。
【請求項６】
前記ギアボックスに収容される減速機構は歯車減速機構であって、前記ギアボックスの第１の平面は、前記歯車減速機構の歯車噛合点からみて前記電動モータの中心軸の軸線よりも外側にある平面であり、前記歯車噛合点と電動モータの中心軸の軸線とを含む平面と交差する前記歯車噛合点から最も離れた位置にある平面であり、前記第２の平面は前記第１の平面と交差する平面であ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。
【請求項７】
前記制御装置の回路モジュールは、制御回路を搭載した制御モジュールと、電動モータ駆動用のパワー回路を搭載したパワーモジュールと、その他の回路部品を搭載したフレームモジュールとから構成され、前記パワーモジュールは前記ギアボックスの第１の平面に装着され、フレームモジュールを構成するその他の回路部品及び制御モジュールは前記ギアボックスの第２の平面に装着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。
【請求項８】
前記トルクセンサは、その出力端子が前記ギアボックスの第２の平面に対し、略直角に、先端部が第２の平面から離れる方向にギアボックスから露出しており、前記制御装置の制御モジュールに接続されることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記制御装置の回路モジュールは、前記ギアボックスの第１の平面及び第２の平面に対向する面を備えた枠体に組み付けられ、回路モジュール間の信号端子及び給電端子相互の結合がなされることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記パワーモジュールは、前記ギアボックスの第１の平面に装着されるとき、放熱剤を介在させて前記第１の平面に装着されることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記制御装置の回路モジュールは、電源供給線と外部装置に接続される制御信号線以外の配線が回路モジュールの外に露出していないことを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記ギアボックスは、前記入力軸に略垂直で、且つ前記第１の平面に９０°を超える交差角で交差する第２の平面を備え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。
【請求項１３】
前記制御装置の回路モジュールは、制御回路を搭載した制御モジュールと、電動モータ駆動用のパワー回路を搭載したパワーモジュールと、その他の回路部品を搭載したフレームモジュールとから構成され、前記パワーモジュールは前記ギアボックスの第１の平面に装着され、フレームモジュールを構成するその他の回路部品及び制御モジュールは前記ギアボックスの第２の平面に装着されることを特徴とする請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記パワーモジュールは、前記ギアボックスの第１の平面に装着されるとき、放熱剤を介在させて装着されることを特徴とする請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記トルクセンサは、その出力端子が前記入力軸を含む平面に沿って配置され、且つ出力端子先端部が入力軸から離れる方向に傾斜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。
【請求項１６】
前記制御装置の回路モジュールは、回路モジュール相互の接続、或いは回路モジュールと他の回路要素との接続に、端子接続ガイドを介して接続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。
【請求項１７】
前記端子接続ガイドは、端子を挿入する貫通孔を備え、その貫通孔は挿入口から奥に向かって孔径が小さくなる円錐形或いは略円錐状の曲面からなり、その最小径部は接続端子の外径よりも僅かに大きな孔径であることを特徴とする請求項１６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記端子接続ガイドは、前記ギアボックスの上、回路モジュールを搭載する枠体の上、回路モジュールの基板の上、或いは回路要素の上に配置され、端子接続ガイドの貫通孔が回路モジュール或いは回路要素に設けられた接続端子と対向する位置に設定されていることを特徴とする請求項１６に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記端子接続ガイドは、電気絶縁性の材料で構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関する発明であり、特に、電動パワーステアリング装置の操舵補助制御用および補助力駆動用の電気回路装置を構成する回路基板モジュールのメカニカル部への一体化搭載のための配置・構造に関する案件である。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車両用の電動パワーステアリング装置を説明する。車両の操向ハンドルとラック・アンド・ピニオン操舵機構装置のピニオン軸との間に連結される操舵軸上には操舵入出力による回転トルク（以下、「操舵トルク」と呼称）が発生している。操舵軸上にトルク検出装置を設けて発生した操舵トルクを検出し、また、車両側より提供される車速情報とに基づいて、その時々に求められる操舵補助量を演算制御する。演算結果に基づいて付属する電動モータへの供給電流を調整しながら操舵補助力として駆動し、その駆動力を歯車減速機構により操舵軸に伝達出力して、運転者の操向ハンドルの操舵動作を適正に補助する。
このような電動パワーステアリング装置の制御駆動回路装置においては、操舵トルクを検出するためのトルク検出装置の信号処理用電気回路、検出された操舵トルクに基づいて電動モータの駆動用電流の指示量を演算し決定されるデューティ比によってパルス幅変調（ＰＷＭ）の矩形波駆動用信号を出力するための制御駆動回路装置の制御用電気回路、制御用電気回路からのＰＷＭ矩形波駆動信号を受けブリッジ回路を構成する複数のパワートランジスタを整流・スイッチング駆動するための制御駆動回路装置の駆動用電気回路、など複数の電気回路が必要とされる。それぞれの電気回路は基板パッケージ単位に、トルク信号処理用電気回路基板であるところの“センサモジュール”、制御駆動回路装置の制御用電気回路基板であるところの“制御モジュール”、制御駆動回路装置の駆動用電気回路基板であるところの“パワーモジュール”などの複数の機能別回路基板モジュールとして区分でき、電動パワーステアリング装置の機械機構本体である歯車減速機構部の周辺近傍にそれぞれが個別に配置されている。或いは回路基板モジュールの一部が歯車減速機構部の筐体内外に搭載されている場合もある。そして、電気配線によって各モジュール間が電気的に導通連絡され、所定の働きを分担し相互に連絡しながら電動パワーステアリング装置の電装システムとして機能を果たすよう構成されている。しかしながら、この様に回路モジュールごとに個別に配置される形態においては、それによって部品点数が多くなることで、装置自体の組立て作業工数や車両への搭載固定のための作業工数で労働負担が増えたり、コスト高になるという不都合があった。
このため、これら複数の回路モジュールをさらに集約して、電動パワーステアリング装置の歯車減速機構部の筐体内に一体化搭載するものが提案されている。（例えば、日本公開特許公報：特開２００４−１０６７０３号公報、日本公開特許公報：特開２００２−３４５２１１号公報参照）
図１６は、従来より提案されているこのような電動パワーステアリング装置１００の一例を説明する断面図であり、入力軸１０１の外側軸端には、図示されていないものの操向ハンドルを取り付けるための操舵軸が連結されており、入力軸１０１にトーションバー１０２（捩じり棒鋼）を介して同軸に連結された出力軸１０３が歯車減速機構の筐体（以下、「ギアボックス」と呼称）１０５の内部を貫通するように配置されている。出力軸１０３はボールベアリング１０６、１０７により回転自在に支承され、入力軸１０１はニードルベリング１０８とすべり軸受１０９により回転自在に支承されている。
ギアボックス１０５の内部には、ウォームギアとウォームホイールギアから構成される歯車減速機構１１０が配置されている。ウォームギア軸１１２は電動モータ１１１の出力軸に嵌め合い連結されている。ウォームホイールギア１１３は出力軸１０３の外周に圧入嵌め合い固定されている。また、ギアボックス１０５の内部には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１１５が出力軸１０３の外側に配置されている。トルクセンサ１１５は、操舵トルクにより発生するトーションバー１０２の捩れ量に基づく入力軸１０１と出力軸１０３との相対回転角を磁気的に検出するもので、その検出素子１１６がトルクセンサ１１５の内径側に設けられている。
ギアボックス１０５の内部には、トルクセンサ１１５が検出した操舵トルク量と、車体側の車速センサにより検出され提供された車速信号と、に基づいて電動モータの駆動出力を制御する制御用電気回路であるところの制御モジュール１２０が配置されている。ギアボックス１０５の内部には、スイッチング駆動用の複数のパワートランジスタからブリッジ回路構成される電動モータ駆動用電気回路であるところのパワーモジュール１２３が配置されている。制御モジュール１２０は、制御用電気回路基板１２１の上に中央演算処理装置（ＣＰＵ）素子その他の制御回路素子１２２を表面実装して回路構成されている。トルクセンサ１１５の検出素子１１６の出力端子も制御モジュール１２０に接続されている。
また、パワーモジュール１２３の入力端子も制御モジュール１２０に接続されている。パワーモジュール１２３のパワートランジスタ・ブリッジ回路は熱伝導性の高い金属製の筒状部材１２４に直接固定されており、電動モータのスイッチング整流駆動のためにパワートランジスタから発生する熱量が筒状部材１２４を介してギアボックス１０５に伝達されて空気中への放出発散が行われる。
しかしながら、制御モジュール、パワーモジュールなどの複数の電気回路モジュールを電動パワーステアリング装置のギアボックス内部に一括して搭載するには、ギアボックス筺体の形状寸法をある程度は大きくしなければならない。その結果、ギアボックス筐体寸法を大きく取ることによって、電動パワーステアリング装置を車両に搭載する際に他装置類と干渉しないように装備場所を確保することが困難となり、車載装置全体のレイアウト設計に対し自由度が損なわれることになる。また、車両衝突の場合に備え、人体への衝撃入力を緩和する機能を具備し、電動パワーステアリング装置を含む操舵機構系の装置類（他、例えば、操舵補助機能を具備しないステアリング・コラムやインタミディエート・シャフトなど）に予め設けられた衝撃吸収機構においては、前記のギアボックス筐体の寸法拡大によって、衝撃吸収のために所要であるところのコラプシブル・ストローク長さ寸法を維持確保することが困難となり、このような電動パワーステアリング装置は操舵機構系の装置として基本的に果たすべき機能要件を満足出来ない潜在的問題があった。
さらに、パワーモジュール発熱量の放出発散手法にも潜在的問題が見受けられた。従来の電動パワーステアリング装置の制御駆動回路装置におけるパワーモジュールは、ブリッジ回路で構成する複数のパワートランジスタのスイッチング駆動と大電流の整流制御により発熱量が他のモジュールよりも著しく大きいから、装置の内において熱量を放出発散させる機能的手段が不可欠となるが、図１６示すような電装部品一体搭載式の構造をもつ電動パワーステアリング装置１００においては、熱量を空気中に放出発散させるヒートシンク（放熱部材）としてギアボックス１０５の内壁に嵌め合わされている金属製の筒状部材１２４とギアボックス１０５を利用している。しかしながら、ヒートシンクとして利用される事に起因するギアボックス筐体寸法の熱膨張・熱収縮によって、ギアボックス１０５の内部で組み立てられ配置精度が求められる歯車減速機構は、ウォームギア１１２とウォームホイールギア１１３の軸間距離が筐体の膨張・収縮に伴って変動され、歯車噛み合い間の隙間寸法が拡大すると歯打ち音・ガタ音が大きくなってしまったり、逆に歯車噛み合い間の隙間寸法が縮小すると摩擦フリクションが大きくなって電動パワーステアリング装置の操作感が悪化したり歯車寿命が低下してしまう、など潜在的に作動上で不都合が生じる問題があった。この発明案件は、上記したようないくつかの潜在的問題を解消し、実使用に耐えうる電装品一体式の電動パワーステアリング装置を提供するものである。
【発明の開示】
【０００３】
この発明は、電動パワーステアリング装置の歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位を制御駆動回路装置の回路モジュール取付け面として設け、歯車減速機構部と複数の回路モジュールを一体に、かつ最短距離間に組み立て構成することで、部品点数を極力少なくし、装置の組立作業と車両搭載時の組付け作業を容易に行える電動パワーステアリング装置を提供することにある。
歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位を制御駆動回路装置の回路モジュール取付け面とすることにより、複数の回路モジュールを一体化搭載しても、ギアボックスなどの構造部材に形状寸法の拡大を伴わず、衝撃吸収機構において所要の衝撃吸収用コラプシブル・ストローク長さ寸法を維持確保する設計が負担無く可能となる。
また、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に制御駆動回路装置の回路モジュールの取付け面を設けることにより、車載装置全体のレイアウト設計に対して形状的融通性を持たせ、車両への組み付け搭載時の他装置・他部品とのレイアウト干渉を回避することを容易としながら、電動パワーステアリング装置のメカニカル機構部と電装回路モジュールの一体化、および装置全体の小型化を図ることが出来る。
さらに、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に制御駆動回路装置の回路モジュール用の取付け面を設けて搭載固定することにより、制御駆動回路装置の駆動用電気回路基板であるところのパワーモジュールより発生する熱量を放射発散させながら、かつ、ギアボックス筐体の熱膨張収縮に起因する歯車減速機構のウォームギアとウォームホイールギアの歯車噛合部における歯車噛み合い間の組立隙間寸法の変動影響（隙間ガタ大、歯打ち音大、ギア命劣化、操作感悪化、など）を未然に抑止することができる。
さらにさらに、歯車減速機構部のギアボックス外表面の所定部位に設けた取付け面に制御駆動回路装置の複数の回路モジュールを集約搭載することにより、複数の回路モジュール間の相互の電気配線連絡を最短距離間で行いまた回路モジュールとその他の回路装置要素との電気配線連絡を最短距離間に行って、配線損失を極限まで解消することにより、電動パワーステアリング装置のエネルギー消費効率を改善させることが可能となる。
ここで述べる「その他の回路装置要素」とは、例えば、電動パワーステアリング装置の内に含まれる電動モータやトルク検出用の界磁コイル巻き線など従来より構成されている電装品ユニットや、または、制御駆動回路装置の一部構造を変えてパワーライン遮断用のリレーや回生サージ吸収用の電解コンデンサなど比較的大型の電子部品を集約搭載して回路構成した樹脂モールド箱型の配線フレームモジュールなどであり、電動パワーステアリング装置を構成する電装品ユニットや回路装置の全般を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部の外観図である。
図２は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図である。
図３は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスの形状を説明する斜視図である。
図４は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図である。
図５は、図１に示す構成から、電動モータ及びカバー類を取り除いた状態を説明する斜視図である。
図６は、ギアボックスとトルク検出コイルの出力端子と、モジュール取付部材及び端子接続ガイドとの位置関係を説明する端子接続ガイドの第１実施例の側面図である。
図７は、図６に示す端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図８は、端子接続ガイドの第２実施例の端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図９は、端子接続ガイドの第３実施例の端子接続ガイド附近を拡大した断面図である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスとモジュール取付部材の概略を説明する図である。
図１１は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図である。
図１２は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスの形状を説明する斜視図である。
図１３は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図である。
図１４は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスに主要構成部材を組み付けた状態を説明する斜視図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスとモジュール取付部材の概略を説明する図である。
図１６は、従来の電動パワーステアリング装置の一例を説明する断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
［第１の実施の形態］
以下、この発明の第１の実施の形態について説明する。図１乃至図５は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置の構成を説明する図である。
図１乃至図５において、１１は電動パワーステアリング装置のギアボックスであり、１２は電動モータである。電動パワーステアリング装置のギアボックス１１には、操向ハンドルに連結された入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構部などが、図１６に示す公知のものと同様の構成で配置されている。但し、図１乃至図５においてはこれらの部品は、図示を省略してある。図１の矢印ａは、入力軸側から出力軸側に向かう方向を示している。なお、これら構成部品は、図１６に示す公知の構成に限らず、他の構成を用いてもよい。
例えば、図１６に示す公知の構成は、コラム・アシスト式の電動パワーステアリング装置のものであるが、前記した“車両の操向ハンドルとラック・アンド・ピニオン操舵機構装置のピニオン軸との間に連結される操舵軸上に発生する回転トルクにおいて、運転者の操舵動作を補助する”目的の電動パワーステアリング装置という請求対象ということでは、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置のラック＆ピニオン機構部のピニオン軸上のアシスト機構なども他の構成に含まれる。
さて、図１以降の請求構造に関する説明へ話を戻す。
電動モータ１２のフランジ１２ａは、ギアボックス１１のモータフランジ１１ａにボルト１２ｂによって締結固定される。電動モータ１２の出力軸は、ギアボックス１１の箱型形状の直方体部１１ｂの内部に組み立て収容されるウォームギア（図示されていない）の軸端と嵌め合い結合されている。
図２乃至図４を参照して、個々の部材の構成と配置を説明する。ギアボックス１１は、内部にウォームギアが収容される箱型形状の直方体部１１ｂと、ウォームホイールギアが収容される平型円筒状の筐体部１１ｃとトルクセンサが収容される筒状部１１ｄが一体形成されている。
直方体部１１ｂには、ウォームギアとウォームホイールギアとの噛合点から見て、ウォームギア軸とこれに嵌合する電動モータの中心軸との間を繋ぐ軸線に対して、それよりも外側（或いは反対側）に介在する外表面に第１の平面１１ｂ１が形成され、また、第１の平面１１ｂ１に対して垂直に交差し、かつ入力軸寄りに介在する外表面に第２の平面１１ｂ２が形成されている。このとき、第２の平面１１ｂ２は、入力軸の外周に設けられたトルクセンサのトルク検出用界磁巻き線コイル１５の出力端子に対して最も接近した面となるよう相互に配置形成する。第１の平面１１ｂ１と第２の平面１１ｂ２とは、ウォームギア軸と電動モータの回転中心軸を繋ぐ軸線延長上の視野方向からギアボックス１１の外形を見ると左右いずれから見ても２平面がＬ字状に形成され隣接していることが分かる。これらは後述する複数の回路モジュールの取付け一体化搭載するための平面である。
第１の平面１１ｂ１は、ウォームギアとウォームホイールギアとの噛合点からみて、電動モータの回転中心軸の軸線よりも外側（或いは反対側）であり、かつ、前記ギア噛合点とモータ軸の軸線とを含む平面に対して交差するいくつかの平面のなかで、前記ギア噛合点から最も離れた位置にある平面である。
筒状部１１ｄの第２の平面１１ｂ２に接近した位置にトルクセンサのトルク検出コイル１５の出力端子１５ａが露出している。トルク検出コイル１５の出力端子１５ａは、第２の平面１１ｂ２に対し、略直角になるように作成されている。また、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａの先端部が第２の平面１１ｂ２から離れる方向に作成されている。
モジュール取付部材１３は、前記したギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１と第２の平面１１ｂ２との２つの面に対向して取付けられる合成樹脂の部材であって、全体がＬ字状に成形されている。回路モジュールの１つであるフレームモジュールＦＭは、モジュール取付部材１３に電源回路その他の回路要素を組み込んだものである。モジュール取付部材１３には他の２つの回路モジュールが組み付けられる。一つはスイッチングトランジスタなどからなる電動モータ駆動用のパワー回路を構成するパワーモジュールＰＭであり、もう一つは制御回路及びトルク検出回路が組み込まれた制御モジュールＣＭである。
ギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に対向して取付けられるモジュール取付部材１３の面は、矩形の枠体１３ａに形成されている。矩形の枠体１３ａは、パワーモジュールＰＭをギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に装着する際の押え部材として機能する。矩形の枠体１３ａをパワーモジュールＰＭの上側の面に配置し、ビス１７によりギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に固定されている。
パワーモジュールＰＭの下側の面をギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に接触させて固定することにより、ギアボックス１１はヒートシンクとして機能する。パワーモジュールＰＭに発生する熱はギアボックス１１に伝達され、放熱することができる。また、この構成では、熱源が減速機構の軸間に配置されていないので、ギアボックスが熱の影響で膨張しても減速機構の軸間距離に与える影響は少ない。
ギアボックス１１の第２の平面１１ｂ２に対向して取付けられるモジュール取付部材１３の面は、矩形の枠体１３ｂに形成されている。電源回路その他の回路要素であるコンデンサ２１、２２、リレー２３などは矩形の枠体１３ｂに組付けられる。矩形の枠体１３ｂの開口側は制御モジュールＣＭの取付部１３ｃとなっている。
モジュール取付部材１３には、制御通信用信号線を接続する信号線コネクタ１４ａ及び車載電源（バッテリなど）を接続する電源コネクタ１４ｂ、及びモータ端子を接続するモータ端子コネクタ１４ｃが設けられている。
パワーモジュールＰＭ、制御モジュールＣＭ、フレームモジュールＦＭなどは、相互を接続する端子や、その他の回路要素を接続する端子又は貫通孔を備えている。モジュール取付部材１３に回路モジュールを装着し、モジュール取付部材１３をギアボックス１１に取り付けることで、回路モジュール相互の接続やその他の回路要素との接続が完了するように構成されている。また、前記信号線コネクタ１４ａ、電源コネクタ１４ｂ、及びモータ端子コネクタ１４ｃとの接続も完了するように構成されている。電源供給線と外部装置に接続される制御通信用信号線以外の配線が回路モジュールの外に露出していないので、外乱の電波ノイズの輻射に対して遮蔽し影響を抑制する構成が実現できる。
次に、その組み立て工程を説明する。前提として、操舵軸、入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、ニードルベリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構などが、図１６に示す公知の構成と同様の構成でギアボックス１１に組み付けられているものとする。
まず、ギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１の上にパワーモジュールＰＭ、さらにパワーモジュールＰＭの上に矩形の枠体１３ａが載るようにフレームモジュールＦＭを配置する。ビス１７によりフレームモジュールＦＭをパワーモジュールＰＭを挟んだ形でギアボックス１１に固定する。この組付けによりパワーモジュールＰＭの端子はフレームモジュールＦＭの端子に電気的に接続される。
このとき、ギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に放熱剤、例えば、放熱用シリコングリースなどを塗布すると、パワーモジュールＰＭの自己発熱をさらに効率良くギアボックス１１に伝達することができる。
次に、制御モジュールＣＭをモジュール取付部材１３の取付部１３ｃに取り付け、ビス１８によりギアボックス１１の第２の平面１１ｂ２に固定する。この組付けにより制御モジュールＣＭの制御信号端子はフレームモジュールＦＭの制御信号端子に電気的に接続される。また、ギアボックス１１の筒状部１１ｄから露出しているトルクセンサのトルク検出コイル１５の出力端子１５ａも、制御モジュールＣＭの端子に電気的に接続される。必要に応じて各モジュール端子間にハンダ付け、ヒュージング溶接、コネクタ接合などを行う。
電動モータ１２をギアボックス１１のモータフランジ１１ａにビス１２ｂで固定する。電動モータ１２の出力軸はギアボックス１１内のウォームギア軸に結合される。電動モータ１２の給電端子１２ｄはフレームモジュールＦＭのモータ端子コネクタ１４ｃにビス１２ｅで固定する。
制御モジュールＣＭの外側にカバー２０ａを取り付ける。モータ端子コネクタ１４ｃにカバー２０ｂを取り付ける。以上で組み立てが完了する。
次に、回路モジュール相互の接続を容易にする端子接続ガイドについて説明する。
一例として、制御モジュールＣＭとトルク検出コイル１５の出力端子１５ａとの接続構造について説明する。
図２、図４では、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａをガイドする端子接続ガイド１６がモジュール取付部材１３の矩形の枠体１３ｂと一体に形成されている。端子接続ガイド１６は、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａを制御モジュールＣＭの貫通孔ＣＭａに作業上容易に貫通させるためのガイド部材であり、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａや制御モジュールＣＭの配置寸法精度が低い場合に有用な部品である。端子接続ガイド１６は、必須構成部品ではなく、各部品の組立寸法の精度を向上させたり、組立工程における工法や治工具を工夫することにより省略してもかまわない。
モジュール取付部材１３には、端子接続ガイド１６が枠体１３ｂと一体に形成されている。ギアボックス１１の筒状部１１ｄの第２の平面１１ｂ２に接近した位置にトルク検出コイル１５の出力端子１５ａが露出している。また、制御モジュールＣＭには、制御モジュールの回路とトルク検出コイル１５の出力端子１５ａとを電気的に接続する貫通孔ＣＭａが形成されている。
端子接続ガイド１６には複数の実施例がある。以下順次説明する。
［端子接続ガイドの第１実施例］
図６、図７に端子接続ガイドの第１実施例を示す。図６は、ギアボックス１１と、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａと、モジュール取付部材１３、及び端子接続ガイド１６ａとの位置関係を説明する側面図である。図７は端子接続ガイド１６ａ付近を拡大した断面図である。なお、図６及び図７で、符号Ｓは入力軸を示す。
ギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１にモジュール取付部材の矩形の枠体１３ａを図６で矢印ｂ方向に移動させて取り付ける。このとき、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａが、端子接続ガイド１６ａを貫通し、さらに制御モジュールＣＭの貫通孔ＣＭａを貫通するように、それぞれの部材が配置されている。
端子接続ガイド１６ａの、出力端子１５ａを挿入する貫通孔の孔径は、入口が出力端子１５ａの外径よりも十分に大きく、奥に向かって孔径が小さくなる円錐形或いは略円錐状に形成されている。この孔の最奥部は出力端子１５ａの外径よりも僅かに大きい孔径に形成されている。また、この孔の最奥部は制御モジュールＣＭの回路基板上の貫通孔ＣＭａの孔径よりも小さな孔径に形成されている。
モジュール取付部材１３を、図６で矢印ｂ方向に移動させてギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１に固定する。その際、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａは、端子接続ガイド１６ａの円錐形の挿入孔に案内されて、制御モジュールＣＭの回路基板上の貫通孔ＣＭａを貫通する位置に矯正される。
この構成によれば、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａに多少の位置のずれや曲りがあっても端子接続ガイド１６ａの円錐形の挿入孔により適切な位置に矯正されるから、制御モジュールＣＭとトルク検出コイル１５との接続が容易に行える。
［端子接続ガイドの第２実施例］
図８に端子接続ガイドの第２実施例を示す。図８は、端子接続ガイド１６ｂ付近を拡大した断面図であって、前記した図７に示す第１実施例の構成に対応する図である。
端子接続ガイド１６ｂの出力端子１５ａを挿入する貫通孔の孔径は、出力端子１５ａの外径よりも僅かに大きな略一定の孔径である。また、この孔径は制御モジュールＣＭの回路基板上の貫通孔ＣＭａの孔径よりも小さな孔径に形成されている。
端子接続ガイド１６ｂは、端子接続ガイド１６ａよりも矯正可能な検出コイル１５の出力端子１５ａの位置のずれや曲りは小さい。しかし、各構成部品が精度よく作成されているときは制御モジュールＣＭとトルク検出コイル１５を正確、かつ容易に接続することができる。
［端子接続ガイドの第３実施例］
図９に端子接続ガイドの第３実施例を示す。図９は、端子接続ガイド１６ｃ付近を拡大した断面図であって、前記した図７に示す第１実施例の構成に対応する図である。
第３実施例の端子接続ガイド１６ｃは、第１実施例、第２実施例とは異なり、制御モジュールＣＭの貫通孔ＣＭａの上に取り付けられている。端子接続ガイド１６ｃの出力端子を挿入する貫通孔の形状は、端子接続ガイド１６ａと同じである。
トルク検出コイル１５の出力端子１５ａに多少の位置のずれや曲りがあっても第１実施例と同様に制御モジュールＣＭとトルク検出コイル１５との接続が容易に行える。
そして、第３実施例によれば、レイアウト上の問題などでモジュール取付部材１３に端子接続ガイドを設けることが困難な場合でも端子接続ガイドを設けることが可能となる。
以上、説明した端子接続ガイドは、上記した適用例に限られるものではない。前記端子接続ガイドは、前記したギアボックスの上、回路モジュールを搭載する枠体の上、回路モジュールの基板の上、或いは回路要素の上に配置され、端子接続ガイドの挿入口が回路モジュール或いは回路要素に設けられた接続端子と対向する位置に設定することにより、その他の回路モジュール相互の間やその他の回路要素との接続構造にも適用できる。
［第２の実施の形態］
以下、この発明の第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置について説明する。第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置は、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックスと、モジュール取付部材の形状が異なる。それ以外の構成部材は第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置と同じであるので、第１の実施の形態の電動パワーステアリング装置と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
図１０（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス２５とモジュール取付部材２６の概略を説明する図で、図１０（ａ）はモジュール取付部材２６の搭載前の状態を、図１０（ｂ）はモジュール取付部材２６の搭載後の状態を示している。
第２の実施の形態のギアボックス２５と第１の実施の形態のギアボックス１１との相違点は、第１の平面の角度にある。第２の平面は、第１の実施の形態のギアボックス１１の第２の平面１１ｂ２と同じである。第１の実施の形態のギアボックス１１の第１の平面１１ｂ１は、第２の平面１１ｂ２に対して略直角をなしている。第２の実施の形態のギアボックス２５の第１の平面２５ｂ１は、第２の平面２５ｂ２に対し、９０°を超える交差角θで交差している。第２の実施の形態のモジュール取付部材２６は、ギアボックス２５の第１の平面２５ｂ１と第２の平面２５ｂ２の角度に合わせて形成されている。
モジュール取付部材２６は、電源回路その他の回路要素が組み込まれてフレームモジュールＦＭを形成している。また、前記第１の平面２５ｂ１に対向する面にはパワーモジュールＰＭが装着されている。第２の平面２５ｂ２に対向する面は制御モジュールＣＭが装着されている。この点は第１の実施の形態と同じである。
パワーモジュールＰＭで発生する熱の放熱効果を高めるために第１の平面２５ｂ１に放熱剤ＨＤを塗布することが有効である。第１の実施の形態の場合、モジュール取付部材１３を装着する際に挿入方向がトルクセンサの検出コイル１５の出力端子１５ａの先端軸が制御モジュールＣＭの貫通孔ＣＭａを貫通する方向に規制されるため、第１の平面１１ｂ１に対して平行方向から挿入することになり、挿入時に放熱剤ＨＤがモジュール取付部材１３のエッジ部で拭き取られたりはみ出して作業性が悪くなる。そこで、第２の実施の形態の構成を用いると、第１の平面２５ｂ１に対してモジュール取付部材２６を斜め方向から装着することが可能となり、装着の際に放熱剤ＨＤが拭き取られたりはみ出すことがない。
図１１は第２の実施の形態の電動パワーステアリング装置の主要構成部を分解した斜視図、図１２はギアボックス２５の形状を説明する斜視図、図１３はギアボックス以外の主要構成部材の形状を説明する斜視図、図１４はギアボックスに主要構成部材を組み付けた状態を説明する斜視図である。
操舵軸、入力軸、トーションバー、出力軸、ボールベアリング、ニードルベアリング、すべり軸受、ウォームギアとウォームホイールギアからなる歯車減速機構などが、図１６に示す公知の構成と同様の構成で配設されている。しかし、図１ないし図５と同様に、図１１ないし図１４においてもこれらの構成部品は図示を省略している。図１１の矢印ａは入力軸側から出力軸側に向かう方向を示している。なお、図１６に示す公知の構成に限らず、他の公知の構成を用いてもよい。また、この実施の形態では端子接続ガイドを用いない例を説明したが、端子接続ガイドを用いると、より組立が容易となる。その他の構成は、第１の実施の形態と同じであるから、ここでは説明を省略する。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態の電動パワーステアリング装置について説明する。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は第３の実施の形態の電動パワーステアリング装置のギアボックス１１とモジュール取付部材３３の概略を説明する図で、図１５（ａ）はモジュール取付部材１３の搭載前の状態を、図１５（ｂ）は搭載後の状態を示している。
第３の実施の形態と前記した第１の実施の形態との相違点は、トルクセンサのトルク検出コイルの出力端子の角度と制御モジュールの貫通孔の角度の違いにある。
第１の実施の形態のトルクセンサのトルク検出コイル１５の出力端子１５ａは、ギアボックス１１の第２の平面１１ｂ２とは略直角になるように作成されている。また、トルク検出コイル１５の出力端子１５ａの先端部が第２の平面１１ｂ２から離れる方向に作成されている。これに対し、第３の実施の形態のトルク検出コイル３２の出力端子３２ａは、先端部が入力軸に対して離れる方向に傾斜している。即ち、第１の実施の形態の出力端子１５ａと第３の実施の形態の出力端子３２ａとは、上記した角度のみ異なる。
第３の実施の形態の制御モジュールの貫通孔は、出力端子３２ａの角度に合わせて作成されている。或いは、第３の実施の形態の制御モジュールの貫通孔は、出力端子３２ａが挿入できるよう、第１の実施の形態の制御モジュールの貫通孔よりも大きな径の貫通孔に作成してもよい。また、この実施の形態では端子接続ガイドを用いない例を説明したが、端子接続ガイドを用いると、より組立が容易となる。
モジュール取付部材３３は、電源回路その他の回路要素が組み込まれてフレームモジュールＦＭを形成している。また、前記ギアボックスの第１の平面１１ｂ１に対向する面にはパワーモジュールＰＭが装着され、第２の平面１１ｂ２に対向する面には制御モジュールＣＭが装着されている。この構成は、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同じである。
パワーモジュールＰＭで発生する熱の放熱効果を高めるために、第１の平面１１ｂ１に放熱剤ＨＤを塗布することが有効である。第３の実施の形態の構成を用いると、第２の形態と同様、第１の平面１１ｂ１に対してモジュール取付部材３３を斜め方向から装着することが可能となり、装着の際に放熱剤ＨＤが拭き取られたりはみ出すことがない。
第３の実施の形態のその他の構成は、前記した第１の実施の形態と同じであるから、ここでは説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
この発明は、操舵補助制御用および補助力駆動用の電気回路装置の回路基板モジュールを、操舵装置の歯車減速機構のギアボックスの外表面に装着した車両用の電動パワーステアリング装置である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2007007880.tif 000022
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