(57)【要約】【課題】モータとその制御装置とを一体にして備え、それらモータ及び制御装置の熱を共に効率よく除去することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】本発明の電動パワーステアリング装置１１における制御装置１３は、一端開放の筒形回路ケース４０の内部に電気回路を収容してなる。また、駆動源であるモータ１２には、その後端面を開放して筒形後端部１２Ｒが形成され、その筒形後端部１２Ｒの開放口と筒形回路ケース４０の開放口とを向かい合わせて嵌合されている。そして、筒形ラックハウジング２２の側面から突出したモータ支持壁３０Ａと回路ケース支持壁３５との間にモータ１２及び制御装置１３が配置され、モータ１２がモータ支持壁３０Ａに固定される一方、制御装置１３が回路ケース支持壁３５に固定されている。【選択図】図３
2009227176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における１対の転舵輪の間に差し渡されたラックシャフトと、
前記ラックシャフトの軸方向の一部に形成されたボールネジ部と、
前記ラックシャフトを覆った筒形ラックハウジングと、
前記筒形ラックハウジング内で前記ボールネジ部に螺合したボールナットと、
前記筒形ラックハウジングと平行に配置されたモータと、
前記筒形ラックハウジングの側面から突出し、前記モータの前端面が押し付けられて固定されると共に、前記モータの出力軸が挿通された出力軸挿通孔を有するモータ支持壁と、
前記モータの出力軸を前記ボールナットに連結した動力伝達機構と、
運転状況に応じて前記モータを駆動制御する制御装置とを備え、前記モータの動力で前記ラックシャフトを直動させて、前記転舵輪の転舵をアシストする電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、一端が開放しかつ他端が閉塞した筒形回路ケースの内部に、モータ駆動回路を含む電気回路を収容してなり、
前記モータの後端面を開放して筒形後端部を形成し、その筒形後端部の開放口と前記筒形回路ケースの開放口とを向かい合わせて直動可能に嵌合すると共にその嵌合隙間を環状シール部材で塞ぎ、
前記筒形ラックハウジングの側面から突出しかつ前記モータ支持壁に対峙した回路ケース支持壁を設け、その回路ケース支持壁に前記筒形回路ケースの底壁を押し付けて固定した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】
前記モータは、交流モータであり、前記モータ駆動回路は、前記車両に搭載された直流電源の出力を交流に変換するための複数のＦＥＴを備えたインバータ回路であり、前記複数のＦＥＴを前記筒形回路ケースの底壁内面に押し付けて固定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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両における１対の転舵輪の間に差し渡されたラックシャフトの一部にボールネジを形成し、そのボールネジに螺合したボールナットを、ラックシャフトと平行に配置したモータにて駆動する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動パワーステアリング装置では、ラックシャフトを覆った筒形ラックハウジングから側方に側方膨出部を突出させて、その側方膨出部にモータを固定していた（例えば、特許文献１参照）。また、この種の電動パワーステアリング装置において、モータとその制御装置とを一体化したものも知られている。
【特許文献１】特開２００４−３１４７７０号公報（第２図、段落［００１０］〜［００１２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置においてモータと制御装置を一体に設けたものでは、制御装置がモータの側面や後面に配置されていたので、モータと共に制御装置が発熱したとき、その制御装置の熱を効率よく除去することができなかった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータとその制御装置とを一体にして備え、それらモータ及び制御装置の熱を共に効率よく除去することが可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電動パワーステアリング装置（１１）は、車両（１０）における１対の転舵輪（２４）の間に差し渡されたラックシャフト（２１）と、ラックシャフト（２１）の軸方向の一部に形成されたボールネジ部（２５）と、ラックシャフト（２１）を覆った筒形ラックハウジング（２２）と、筒形ラックハウジング（２２）内でボールネジ部（２５）に螺合したボールナット（２８）と、筒形ラックハウジング（２２）と平行に配置されたモータ（１２）と、筒形ラックハウジング（２２）の側面から突出し、モータ（１２）の前端面が押し付けられて固定されると共に、モータ（１２）の出力軸（１２Ｓ）が挿通された出力軸挿通孔（３０Ｂ）を有するモータ支持壁（３０Ａ）と、モータ（１２）の出力軸（１２Ｓ）をボールナット（２８）に連結した動力伝達機構（２９，３２，３３）と、運転状況に応じてモータ（１２）を駆動制御する制御装置（１３）とを備え、モータ（１２）の動力でラックシャフト（２１）を直動させて、転舵輪（２４）の転舵をアシストする電動パワーステアリング装置（１１）において、制御装置（１３）は、一端が開放しかつ他端が閉塞した筒形回路ケース（４０）の内部に、モータ駆動回路（５５）を含む電気回路を収容してなり、モータ（１２）の後端面を開放して筒形後端部（１２Ｒ）を形成し、その筒形後端部（１２Ｒ）の開放口と筒形回路ケース（４０）の開放口とを向かい合わせて直動可能に嵌合すると共にその嵌合隙間を環状シール部材（４５）で塞ぎ、筒形ラックハウジング（２２）の側面から突出しかつモータ支持壁（３０Ａ）に対峙した回路ケース支持壁（３５）を設け、その回路ケース支持壁（３５）に筒形回路ケース（４０）の底壁（４３）を押し付けて固定したところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置（１１）において、モータ（１２）は、交流モータであり、モータ駆動回路（５５）は、車両（１０）に搭載された直流電源の出力を交流に変換するための複数のＦＥＴ（５２）を備えたインバータ回路であり、複数のＦＥＴ（５２）を筒形回路ケース（４０）の底壁（４３）の内面に押し付けて固定したところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
［請求項１の発明］
請求項１の電動パワーステアリング装置では、モータの筒形後端部と制御装置の筒形回路ケースとが嵌合し、その嵌合隙間が環状シール部材によって塞がれている。これにより、モータと制御装置とが一体になり、筒形後端部と筒形回路ケースとの連通空間内において、防塵・防水を心配せずに安価な構造でモータ及び制御装置の電気回路同士を接続することができる。また、モータ及び制御装置は、筒形ラックハウジングから側方に突出したモータ支持壁と回路ケース支持壁との間に配置され、モータがモータ支持壁に固定される一方、制御装置が回路ケース支持壁に固定される。これにより、モータ及び制御装置の両方の熱を効率よく除去することができると共に、モータ及び制御装置の一体物の両端部が支持されて、支持強度が向上する。さらに、筒形後端部と筒形回路ケースとは直動可能であるので、その嵌合深さの変化により筒形ラックハウジングの熱膨張や加工誤差を吸収することもできる。
【０００８】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、モータ駆動回路のうち最も発熱するＦＥＴを、筒形回路ケースのうち回路ケース支持壁に固定された底壁の内面に押し付けたので、ＦＥＴの熱を効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示した車両１０には、本発明に係る電動パワーステアリング装置１１と共に、車速を検出するための車速センサ１７と、ハンドル１８にかかる負荷トルクを検出するためのトルクセンサ１６と、ハンドル１８の操舵角を検出するための舵角センサ１５とが搭載されている。そして、制御装置１３が各センサ１６〜１７の検出結果を取り込み、電動パワーステアリング装置１１の駆動源であるモータ１２を駆動制御することで、運転状況に応じたアシスト力が電動パワーステアリング装置１１から出力されて、ハンドル１８の操舵が補助される。
【００１０】
図２には電動パワーステアリング装置１１の内部構造が示されている。同図に示すように電動パワーステアリング装置１１は、ラックシャフト２１を筒形ラックハウジング２２に収容して備えている。そして、ラックシャフト２１に形成された図示しないガイド溝と、筒形ラックハウジング２２から内側に突出した図示しないガイド突部とがスライド係合し、ラックシャフト２１が筒形ラックハウジング２２内で直動可能かつ回転不能に軸支されている。また、図１に示すように、ラックシャフト２１の両端部は、タイロッド２３，２３を介して１対の転舵輪２４，２４に連結されている。なお、筒形ラックハウジング２２の両端部には、蛇腹筒状のゴムブーツ３９，３９が装着されて異物の侵入を防いでいる。また、筒形ラックハウジング２２は、後述の側方膨出部３０及び回路ケース支持壁３５を含めてアルミ製になっている。
【００１１】
図２に示すように、ラックシャフト２１のうち軸方向の一端寄り位置にはボールネジ部２５が形成される一方、他端寄り位置にはラックギヤ部２６が形成されている。また、ラックギヤ部２６には、筒形ラックハウジング２２を側方から貫通したピニオン２７が噛合している。そのピニオン２７は、ハンドル１８（図１参照）から下方に延びたステアリングシャフト１９の下端部に一体回転可能に連結されている。これにより、ハンドル１８の操舵に伴ってラックシャフト２１が直動して転舵輪２４，２４が転舵する。
【００１２】
筒形ラックハウジング２２のうちボールネジ部２５と対応した部分の内部には、ボールナット２８が回転可能かつ直動不能に軸支されている。そして、ボールナット２８がボールネジ部２５に螺合してボールネジ機構が構成され、このボールネジ機構によってボールナット２８の回転がボールネジ部２５の直動に変換される。
【００１３】
ボールナット２８には、その外面に第１プーリ２９が嵌合固定されている。そして、筒形ラックハウジング２２のうち第１プーリ２９に対応した部分には、筒形ラックハウジング２２の側面から側方に突出した側方膨出部３０が形成されている。側方膨出部３０は、筒形ラックハウジング２２のうち第１プーリ２９の収容空間と連通した袋構造になっている。
【００１４】
側方膨出部３０のうちピニオン２７側を向いた壁部は、本発明に係るモータ支持壁３０Ａになっている。そのモータ支持壁３０Ａには、ラックシャフト２１と平行な方向に出力軸挿通孔３０Ｂが貫通形成されている。そして、モータ１２の出力軸１２Ｓが出力軸挿通孔３０Ｂに挿通され、モータ１２の前端面１２Ｆが、モータ支持壁３０Ａの外面に押し付けられて、ボルトＢ１にて固定されている。より具体的には、モータ１２の先端部から側方にフランジ部１２Ａが突出しており、そのフランジ部１２Ａを貫通したボルトＢ１をモータ支持壁３０Ａに形成された螺子孔（図示せず）に螺合して、モータ１２がモータ支持壁３０Ａに固定されている。これにより、モータ１２は、筒形ラックハウジング２２の側方でラックシャフト２１と平行に配置された状態になっている。なお、側方膨出部３０のうちモータ支持壁３０Ａとの対向部分は、着脱可能な蓋体３０Ｆになっている。
【００１５】
モータ１２の出力軸１２Ｓのうちモータ支持壁３０Ａを通過し、側方膨出部３０内に位置した部分には、第２プーリ３２が一体回転可能に固定されている。そして、ベルト３３が第１と第２の第２プーリ２９，３２との間に架け渡されて本発明に係る「動力伝達機構」が構成されている。これにより、モータ１２の動力にてボールナット２８が回転駆動される。
【００１６】
さて、本実施形態のモータ１２は、３相交流モータであって、図示しない回転位置センサを内蔵している。また、図３に示すように、モータ１２の後端部には、制御装置１３が一体に組み付けられている。具体的には、モータ１２の後端部は、後端面が開放した円筒形の筒形後端部１２Ｒになっている。そして、筒形後端部１２Ｒの奥部にモータ１２のＵ，Ｖ，Ｗの各相巻線の端末のコネクタ（図示せず）と、回転位置センサの出力端末のコネクタ（図示せず）とが収容されている。
【００１７】
一方、制御装置１３は、筒形回路ケース４０に電気回路を収容してなる。その筒形回路ケース４０は、アルミ製であって、一端が開放しかつ他端が底壁４３によって閉塞された円筒形状になっている。そして、その筒形回路ケース４０の開放口と、筒形後端部１２Ｒの開放口とを向かい合わせて、筒形後端部１２Ｒと筒形回路ケース４０とが嵌合し、これにより、制御装置１３とモータ１２とが一体になっている。
【００１８】
詳細には、筒形回路ケース４０は、底壁４３側が筒形後端部１２Ｒと略同一外径の大径筒部４１になっており、開放口側が筒形後端部１２Ｒの内側に直動可能に嵌合された小径筒部４２になっている。また、小径筒部４２の外側面には、Ｏリング溝４４が形成され、そのＯリング溝４４内に装着されたＯリング４５（本発明の「環状シール部材」に相当する）が筒形後端部１２Ｒの内側面に密着して、筒形後端部１２Ｒと筒形回路ケース４０との嵌合隙間を塞いでいる。
【００１９】
筒形回路ケース４０の内部には、１対の回路基板５０，５１に収容されている。これら回路基板５０，５１は、例えば、略円板形に形成されると共に、電線を挿通するための電線挿通孔５０Ａ，５１Ａを有している。また、筒形回路ケース４０の奥部は、例えば段付き状に内径が若干小さくなっている。そして、筒形回路ケース４０内に、一方の回路基板５０を嵌合して奥側の段差面に突き当て、第１の筒形スペーサ４６Ｂ、他方の回路基板５１、第２の筒形スペーサ４６Ｃの順番に嵌合挿入して、最後に挿入した第２の筒形スペーサ４６Ｃを接着剤にて筒形回路ケース４０に固定することで、１対の回路基板５０，５１が筒形回路ケース４０内に固定されている。
【００２０】
筒形回路ケース４０のうち底壁４３の内面には、例えば、複数のＦＥＴ５２が固定されている。そして、それらＦＥＴ５２の間を配線して図４に示したモータ駆動回路５５が構成されている。このモータ駆動回路５５は、直流を３相交流に変換するインバータ回路であって、車両１０に搭載されたバッテリの正極（Ｖｃｃ）と負極（ＧＮＤ）との間に、Ｕ、Ｖ、Ｗの相回路５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗを並列接続して備え、それら各相回路５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗ毎に、１対のＦＥＴ５２，５２が直列接続されている。
【００２１】
また、各相回路５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗにおける１対のＦＥＴ５２，５２の共通接続点からＵ，Ｖ，Ｗの給電ライン５４Ｕ，５４Ｖ，５４Ｗが延びている。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相１対ずつ計６つのＦＥＴ５２が、底壁４３の内面に押し付けられた状態で例えば、ビスにより上述の如く固定されている。また、給電ライン５４Ｕ，５４Ｖ，５４Ｗは、例えば、回路基板５０，５１の電線貫通孔５０Ａ，５１Ａ（図３参照）を通って筒形後端部１２Ｒ側に延び、モータ１２の各相巻線に図示しないコネクタにより接続されている。さらに、モータ１２の回転位置センサの出力端末は、回路基板５０，５１の何れかの基板から延びた信号線に図示しないコネクタにて接続されている。また、筒形回路ケース４０のうち大径筒部４１には、上述した各センサ１５〜１７等の信号線やバッテリからの動力線が挿通した図示しないケーブル挿通孔が設けられ、そのケーブル挿通孔の隙間にはシール剤が充填されている。
【００２２】
図３に示すように、筒形回路ケース４０の底壁４３には、前記したＦＥＴからずれた複数位置（例えば、４つの位置）にそれぞれ雌ネジ穴４３Ｎが形成されている。これら雌ネジ穴４３Ｎは、有底の穴であり、制御装置１３内に貫通していない。
【００２３】
筒形ラックハウジング２２には、モータ支持壁３０Ａとの間にモータ１２及び制御装置１３を挟んで対峙するように回路ケース支持壁３５が設けられている。その回路ケース支持壁３５は、筒形ラックハウジング２２の側面から直立した平板状をなしている。また、回路ケース支持壁３５のうちモータ支持壁３０Ａと反対側を向いた面には補強用の三角リブ３６が一体形成されている。そして、回路ケース支持壁３５には、筒形回路ケース４０の底壁４３における複数の雌ネジ穴４３Ｎと対応する位置にボルト挿通孔３５Ａが貫通形成され、それらボルト挿通孔３５Ａに挿通した複数のボルトＢ２が雌ネジ穴４３Ｎに締め付けられて、筒形回路ケース４０の底壁４３が回路ケース支持壁３５に固定されている。
【００２４】
なお、モータ１２をモータ支持壁３０Ａと回路ケース支持壁３５との間に組み付ける際には、筒形回路ケース４０を直動可能な範囲で筒形後端部１２Ｒ側に寄せておき、出力軸１２Ｓを出力軸挿通孔３０Ｂに図３における斜め上方から挿入しつつ、モータ１２をラックシャフト２１と平行な姿勢にする。これにより、モータ１２及び制御装置１３がモータ支持壁３０Ａと回路ケース支持壁３５との間に配置されたら、モータ１２をモータ支持壁３０Ａに固定し、側方膨出部３０の蓋体３０Ｆを外した状態でモータ１２の出力軸１２Ｓに第２プーリ３２及びベルト３３を取り付け、蓋体３０Ｆを閉じる。そして、制御装置１３を回路ケース支持壁３５側に直動させて、回路ケース支持壁３５のボルト挿通孔３５Ａに通したボルトＢ２を筒形回路ケース４０の雌ネジ穴４３Ｎに締め付ければよい。
【００２５】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１１の構成に関する説明は以上である。次に電動パワーステアリング装置１１の作用効果について説明する。
【００２６】
車両１０のイグニッションキー（図示せず）をオンすると、舵角センサ１５、トルクセンサ１６及び車速センサ１７の検出結果が制御装置１３に取り込まれる。そして、ハンドル１８を操舵すると、それらセンサ１５〜１７が検出した舵角、操舵抵抗、車速に応じて電流指令値が決定され、その電流指令値に応じた３相交流電流を制御装置１３のモータ駆動回路５５で生成してモータ１２に通電する。これにより、運転状況に応じたアシスト力が電動パワーステアリング装置１１から出力されて、ハンドル１８の操舵が補助される。
【００２７】
さて、本実施形態の電動パワーステアリング装置１１では、モータ１２の筒形後端部１２Ｒと制御装置１３の筒形回路ケース４０とが嵌合し、その嵌合隙間が０リング４５によって塞がれている。これにより、モータ１２と制御装置１３とが一体になり、筒形後端部１２Ｒと筒形回路ケース４０との連通空間内において、防塵・防水を心配せずに安価な構造でモータ１２及び制御装置１３の電気回路同士を接続することができる。また、モータ１２及び制御装置１３は、筒形ラックハウジング２２から側方に突出したモータ支持壁３０Ａと回路ケース支持壁３５との間に配置され、モータ１２がモータ支持壁３０Ａに固定される一方、制御装置１３（詳細には筒形回路ケース４０）が回路ケース支持壁３５に固定されている。しかも、制御装置１３のうち最も発熱するモータ駆動回路５５のＦＥＴ５２が、筒形回路ケース４０の底壁４３の内面に押し付けられている。これにより、モータ１２及び制御装置１３の両方の熱を効率よく除去することができる。また、モータ１２及び制御装置１３の一体物の両端部が支持されて、支持強度も向上する。さらに、筒形後端部１２Ｒと筒形回路ケース４０とは直動可能であるので、その嵌合深さの変化により筒形ラックハウジング２２の熱膨張や加工誤差を吸収することもできる。
【００２８】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２９】
（１）前記実施形態では、筒形後端部１２Ｒ及び筒形回路ケース４０は円筒状であったが、角筒状であってもよい。
【００３０】
（２）前記実施形態では、筒形回路ケース４０が回路ケース支持壁３５にボルトＢ２によって固定されていたが、接着剤にて筒形回路ケースを回路ケース支持壁に固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の概念図
【図２】電動パワーステアリング装置の側断面図
【図３】電動パワーステアリング装置の拡大側断面図
【図４】モータ駆動回路の回路図
【符号の説明】
【００３２】
１０    車両
１１    電動パワーステアリング装置
１２    モータ
１２Ｒ    筒形後端部
１２Ｓ    出力軸
１３    制御装置
２１    ラックシャフト
２２    筒形ラックハウジング
２４    転舵輪
２５    ボールネジ部
２８    ボールナット
２９    第１プーリ（動力伝達機構）
３０    側方膨出部
３０Ａ    モータ支持壁
３０Ｂ    出力軸挿通孔
３０Ｆ    蓋体
３２    第２プーリ（動力伝達機構）
３３    ベルト（動力伝達機構）
３５    回路ケース支持壁
４０    筒形回路ケース
４３    底壁
４５    Ｏリング（環状シール部材）
５５    モータ駆動回路
５２  ＦＥＴ
【図１】
2009227176.tif 000003
【図２】
2009227176.tif 000004
【図３】
2009227176.tif 000005
【図４】
2009227176.tif 000006