JP2009035190A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールユニットに使用される部品点数の削減および組立作業性の向上を図った電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】コントロールユニットは、電動モータの駆動を制御する制御素子を実装した制御基板と、電動モータの駆動電流が流れるパワー素子を実装した金属基板と、制御基板および金属基板を電気的に接続するインサートベース部材と、制御基板、金属基板、およびインサートベース部材を収容するケース部材と、該ケース部材を被覆するカバー部材とを備えている。インサートベース部材は、ケース部材に収容された際に当該ケース部材から外部に突出する部分に端子台を有し、該端子台にネジ締結によって接続されたワイヤーハーネスを介してバッテリと電気的に接続されている。ワイヤーハーネスのうちの少なくとも１つの端子は、１本のネジによって、端子台とともにケース部材に締結される。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵補助トルクの発生源として電動モータを用いた電動パワーステアリング装置に関し、より詳細には、電動モータの駆動を制御するコントロールユニットに使用される部品点数の削減および組立作業性の向上を図った電動パワーステアリング装置に関する。

近年の車両の多くには、電動モータの駆動力をステアリングシャフトに伝達することにより、運転者による操舵を補助する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が装備されている。この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって検出された操舵トルク信号がコントロールユニット（ＥＣＵ）に入力され、該コントロールユニットが操舵トルク信号に基づいて電動モータに供給される駆動電流を制御することにより、電動モータの駆動を制御している。

このコントロールユニットの筐体は、一般に、各種基板を収容するケース部材と、該ケース部材の開口を被覆するカバー部材とにより構成されている。このケース部材とカバー部材との取付構造としては、数箇所をネジによって締結固定する構造が知られており、例えば、特許文献１などに開示されている。

以下、図４ないし図７を参照にしながら、従来のコントロールユニットのカバー部材とケース部材の取付構造について説明する。

図４は、第１従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図である。

同図において、コントロールユニット１００は、各種基板を収容する金属（アルミ等）製のケース部材１０１と、該ケース部材１０１の開口を被覆するカバー部材１０２とを備え、このカバー部材１０２は、固定用ネジ１０３，１０３を介してケース部材１０１に締結固定されている。また、コントロールユニット１００は、各種基板を電気的に接続するインサートベース部材１０４をケース部材１０１内に収容している。このインサートベース部材１０４は、ケース部材１０１に収容された際に当該ケース部材１０１から外部に突出する部分に電源接続用端子台１０５を備え、該電源接続用端子台１０５には、バッテリ１０６に接続されたワイヤーハーネス１０７の端子１０８が、接続用ネジ１０９を介して接続されている。なお、図４中の符号１１０は、コントロールユニット１００と電動モータ（図示せず）とを接続するモータ接続用端子台である。

また、図５は、第２従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図であり、図６は、第２従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す概略断面図である。なお、これらの図において、上述した第１従来例と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

この第２従来例では、図５に示すように、カバー部材１０２Ａおよびケース部材１０１Ａのそれぞれの開口縁部の対応する位置に、取付係合部１１１Ａが形成されている。この取付係合部１１１Ａは、図６に示すように、カバー部材１０２Ａに形成された係合爪１１２がケース部材１０１Ａに設けられたスリーブ１１３に係止されることにより、カバー部材１０２Ａをケース部材１０１Ａに取付固定するスナップイン構造になっている。

さらに、図７は、第３従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す要部断面図である。なお、同図において、上述した第１従来例および第２従来例と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

同図に示すように、第３従来例に係る取付係合部１１１Ｂは、カバー部材１０２Ｂに形成された係合凹部１１４がケース部材１０１Ｂに設けられた係合凸部１１５に嵌合されることにより、カバー部材１０２Ａをケース部材１０１Ａに取付固定するかしめ構造になっている。

特開２００１−１５９４４号公報

しかしながら、上述した第１従来例のような取付構造では、数箇所のネジ締結を必要とするため、その締結箇所分の固定用ネジ１０３および当該固定用ネジ１０３の締結作業が必要であり、部品点数の削減および組立作業性の向上を図るのが困難である、という課題があった。

また、第２従来例のような取付構造では、カバー部材１０２Ａおよびケース部材１０１Ａを成形する型の精度によっては、カバー部材１０２Ａとケース部材１０１Ａとの間にガタが生じる虞があり、そのような場合、車両振動の伝達によって異音が発生してしまう可能性がある、という問題があった。

さらに、上述した第３従来例のような取付構造では、ケース部材１０２Ｂの係合凹部１１４をケース部材１０１Ｂの係合凸部１１５に押接する作業（かしめる工程）を要するため、組立作業性の向上を図るのが困難である、という課題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コントロールユニットに使用される部品点数の削減を図るとともに、コントロールユニットの組立作業性の向上を図った電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、該コントロールユニットに電力を供給するバッテリとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記コントロールユニットが、前記電動モータの駆動を制御する制御素子を実装した制御基板と、前記電動モータの駆動電流が流れるパワー素子を実装した金属基板と、前記制御基板および前記金属基板を電気的に接続するインサートベース部材と、前記制御基板、前記金属基板、および前記インサートベース部材を収容するケース部材と、該ケース部材を被覆するカバー部材とを備え、前記インサートベース部材が、前記ケース部材に収容された際に当該ケース部材から外部に突出する部分に端子台を有し、該端子台にネジ締結によって接続されたワイヤーハーネスを介して前記バッテリと電気的に接続され、かつ、前記ワイヤーハーネスのうちの少なくとも１つの端子が、１本のネジによって、前記端子台とともに前記ケース部材に締結されることにより、達成される。

また、上記目的は、前記１本のネジが、さらに前記カバー部材を、前記端子および前記端子台とともに前記ケース部材に締結することにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記端子が、前記バッテリのＧＮＤ側に接続されたワイヤーハーネスの端子であることにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、前記電動モータと前記コントロールユニットとが、近接に配置されていることにより、効果的に達成される。

さらに、上記目的は、前記カバー部材が、スナップイン構造によって前記ケース部材に取り付けられていることにより、効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットによれば、バッテリに接続されるワイヤーハーネスの端子を、１本のネジによって、インサートベース部材の端子台とともにケース部材に共締めしたことにより、ワイヤーハーネスの端子の接続とインサートベース部材の固定を１本のネジのみで実現することができる。この結果、コントロールユニットの部品点数の削減、およびコントロールユニットの組立作業性の向上を図ることができる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニットでは、ワイヤーハーネスの端子およびインサートベース部材の端子台だけではなくカバー部材も、ケース部材に１本のネジで同時に締結されることにより、さらにコントロールユニットの部品点数を削減することができ、かつ、コントロールユニットの組立作業性の向上を図ることができる。また、このようにカバー部材がネジ締結されることにより、車両振動によって発生する懸念のある異音の低減を図ることができる。

以下、図面を参照にしながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す機構図である。

同図において、電動パワーステアリング装置１の操舵機構は、先端部に取り付けられたステアリングホイール２の操舵操作に応じて回転するステアリングシャフト３と、該ステアリングシャフト３の他端部側にユニバーサルジョイント４，５を介して連結され、ステアリングシャフト２の回転運動をラック軸の直線運動に変換するラック・ピニオン機構６と、該ラック・ピニオン機構６のラック軸の動きを操向車輪に伝達するタイロッド７とから構成されている。

また、電動パワーステアリング装置１のコラム部には、ステアリングホイール２を介してステアリングシャフト３に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、減速機構９を介してステアリングシャフト３に連結された操舵補助用の電動モータ１０とが設けられている。

電動モータ１０の駆動は、この電動モータ１０の近接に配置されたコントロールユニット（ＥＣＵ）１１によって制御される。このコントロールユニット１１には、バッテリ１２から電力が供給されるとともに、イグニションキー１３からイグニションキー信号が入力される。そして、コントロールユニット１１は、トルクセンサ８で検出された操舵トルク値Ｔおよび車速センサ１４で検出された車速Ｖに基づいて、操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに応じて電動モータ１０に供給する駆動電流を制御する。

なお、上述した電動パワーステアリング装置１は、コラム部に電動モータ１０が配設されたコラムアシスト型のものであるが、本発明はこれに限定されず、例えばピニオン部に電動モータ１０が配設されたピニオンアシスト型、またはラック部に電動モータ１０が配設されたラックアシスト型のものでもよい。

図２は、図１のコントロールユニットの概略構成を示す分解斜視図であり、図３は、図２のコントロールユニットが組み立てられた状態を示す概略側面図である。

図２に示すように、コントロールユニット１１の箱状の外部筐体は、基部を形成するケース部材１５と、該ケース部材１５の開口を被覆するように配され、ケース部材１５に収容される部品を電気的にシールドするカバー部材１６とによって構成される。ケース部材１５には、電動モータ１０の駆動に必要なＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１７やリレー１８等のパワー素子を実装した金属基板１９が、ネジ等により固定される。

この金属基板１９は、熱伝導性および熱伝達性に優れた金属（アルミ等）やセラミックなどの材料にて形成され、電動モータ１０の駆動電流が流れることにより生じるパワー素子の熱をケース部材１５に良好に伝導するようになっている。これにより、通電により生じたパワー素子の熱は、ケース部材１５のヒートシンク（放熱板）としての機能によって、コントロールユニット１１の外部に効率よく放散される。

また、金属基板１９の上方には、電動モータ１０の駆動を制御するマイコンおよびその周辺回路などの制御素子を実装した絶縁プリント基板からなる制御基板２０が配され、該制御基板２０と金属基板１９との間には、インサート成形により導電性金属板２１と樹脂基材２２とを一体に構成したインサートベース部材２３が配されている。

コントロールユニット１１の内部に収容される基板は、通電による発熱が比較的大きい部品を実装した金属基板１９と、通電による発熱が比較的小さい部品を実装した制御基板２０とからなる２枚構造であり、かつ、それぞれの基板１６，１７が、インサートベース部材２３の導電性金属板２１によって電気的に接続される構造になっている。この構造により、電動モータ１０への大電流の供給を可能にするとともに、コントロールユニット１１の小型化を実現している。

インサートベース部材２３は、ケース部材１５に収容された際に当該ケース部材１５から突出する部分（図３左側）に電源接続用端子台２４を備え、該電源接続用端子台２４には、バッテリ１２のＧＮＤ側に接続されるワイヤーハーネス２５ａの端子２６ａ、およびバッテリ１２の電源側に接続されるワイヤーハーネス２５ｂの端子２６ｂが、それぞれネジ２７ａ，２７ｂを介して固定される。この２本のネジ２７ａ，２７ｂのうちＧＮＤ側ワイヤーハーネス２５ａの接続用ネジ２７ａには、電源側ワイヤーハーネス２５ｂの接続用ネジ２７ｂより長い寸法のものが用いられる。そして、ＧＮＤ側ワイヤーハーネス２５ａの端子２６ａに挿通されたネジ２７ａは、カバー部材１６に穿設されたボルト挿通孔２８および電源接続用端子台２４を介してケース部材１５に形成されたネジ穴２９に締結され、一方、電源側ワイヤーハーネス２５ｂの端子２６ｂに挿通されたネジ２７ｂは、電源接続用端子台２４に締結される。これにより、各ワイヤーハーネス２５ａ，２５ｂの端子２６ａ，２６ｂと電源接続用端子台２４とがネジ２７ａ，２７ｂを介して互いに接続され、コントロールユニット１１とワイヤーハーネス２５ａ，２５ｂとが電気的に接続される。

また、カバー部材１６およびケース部材１５は、それぞれの開口縁部の対応する位置に、上述したスナップイン構造（図６参照）の取付係合部３０，３０が形成され、この取付係合部３０，３０のスナップイン結合により、カバー部材１６がケース部材１５に取付固定される。

なお、図２および図３中の符号３１は、コントロールユニット１１と電動モータ１０とを接続するモータ接続用端子台であり、コントロールユニット１１は、このモータ接続用端子台３１を介して電動モータ１０に電気的に接続される。

以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１のコントロールユニット１１では、１本のネジ２７ａによって、ＧＮＤ側ワイヤーハーネス２５ａの端子２６ａを、カバー部材１６および電源接続用端子台２４とともにケース部材１５に同時に締結する構造になっている。この締結構造により、ＧＮＤ側ワイヤーハーネス２５ａの端子２６ａの接続とカバー部材１６およびインサートベース部材２３の固定を１本のネジネジ２７ａのみで実現することができる。この結果、コントロールユニット１１に使用される部品点数が削減され、かつ、コントロールユニット１１の組立作業性に要する時間および労力が軽減される。

また、このネジ２７ａを介してカバー部材１６も締結することにより、カバー部材１６をスナップイン構造でケース部材１５に取り付けた場合に生じ易いガタを防止することができ、電動モータ１０に近接配置されるコントロールユニット１１において問題となっていた異音の発生を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す機構図である。 図１のコントロールユニットの概略構成を示す分解斜視図である。 図２のコントロールユニットが組み立てられた状態を示す概略側面図である。 第１従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図である。 第２従来例に係るコントロールユニットを示す概略側面図である。 第２従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す概略断面図である。 第３従来例に係るコントロールユニットの取付係合部を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリングシャフト
１１ コントロールユニット（ＥＣＵ）
１２ バッテリ
１５ ケース部材
１６ カバー部材
１９ 金属基板
２０ 制御基板
２３ インサートベース部材
２４ 電源接続用端子台
２５ａ ワイヤーハーネス（ＧＮＤ側）
２６ａ 端子（ＧＮＤ側）
２７ａ ネジ（ＧＮＤ側）
２８ ボルト挿通孔
２９ ネジ穴
３０ 取付係合部（スナップイン構造）

Claims (5)

1. ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトに対して操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータの駆動を制御するコントロールユニットと、該コントロールユニットに電力を供給するバッテリとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記コントロールユニットは、前記電動モータの駆動を制御する制御素子を実装した制御基板と、前記電動モータの駆動電流が流れるパワー素子を実装した金属基板と、前記制御基板および前記金属基板を電気的に接続するインサートベース部材と、前記制御基板、前記金属基板、および前記インサートベース部材を収容するケース部材と、該ケース部材を被覆するカバー部材とを備え、
   前記インサートベース部材は、前記ケース部材に収容された際に当該ケース部材から外部に突出する部分に端子台を有し、該端子台にネジ締結によって接続されたワイヤーハーネスを介して前記バッテリと電気的に接続され、かつ、
   前記ワイヤーハーネスのうちの少なくとも１つの端子は、１本のネジによって、前記端子台とともに前記ケース部材に締結さ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１本のネジは、さらに前記カバー部材を、前記端子および前記端子台とともに前記ケース部材に締結する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記端子は、前記バッテリのＧＮＤ側に接続されたワイヤーハーネスの端子である請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記電動モータと前記コントロールユニットとは、近接に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記カバー部材は、スナップイン構造によって前記ケース部材に取り付けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。

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