JP2004155253A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御素子間を電気的に接続する配線パターンに流れる電流にノイズを発生させることを抑制できる電動モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】制御素子３３は、制御基板３１の第１及び第２の配線パターン３１ｃ、３１ｄに電気的に接続されている。制御基板３１は、周方向のほぼ全周に渡って設けられ、各制御素子３３のそれぞれを共通に接地させる第１の配線パターン３１ｃと周方向の一部分で、且つ制御基板３１の貫通孔３１ａを形成する内周面３８から制御基板３１の外周部３９までの間を連続して設けられる非導通部３７とを有している。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータを駆動させるための駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置が知られており、本出願人は、ステアリングと連結されたステアリングシャフトが電動モータを制御する制御部の制御基板に貫通して設けられた電動パワーステアリング装置を考案し、この制御基板には、ステアリングシャフトの周方向に沿って電動モータに流れる電流を制御するための複数の制御素子がそれぞれ設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−２３３１００（第８頁第１５行〜第９頁第１２行、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許文献１では、制御素子間を結ぶ制御基板の配線パターンがステアリングシャフトの全周に渡って設けられている。また、ステアリングシャフトが制御基板を貫通して設けられているため、ステアリングシャフトがアンテナの役割を果たし、例えば携帯電話等の車両外部からの電磁波や車両内に設けられる他のＥＣＵ等の外部機器から発生する電磁波、さらには電動パワーステアリング装置の電動モータと制御基板とを結ぶ接続線から発生する電磁波を集めてしまう。これにより、配線パターンに誘導起電力が発生し、配線パターンの各部分における電位差が変化してしまうため、制御素子間を結ぶ配線パターンに流れる微小な電流にノイズを発生させてしまう。このことから、制御素子が正常に作動しなくなり、電動モータの駆動力を正確に制御することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、制御素子間を電気的に接続する配線パターンに流れる電流にノイズを発生させることを抑制できる駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、通電により駆動するアクチュエータと、アクチュエータを制御するための複数の制御素子が配線パターンを介して電気的に接続され、且つシャフトが貫通される貫通孔が形成される制御基板を有する制御部とを備え、制御基板は、シャフトの外周側で、且つシャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられる配線パターンと、貫通孔を形成する内周面から制御基板の外周までを連続して設けられる非導通部とを有していることを特徴としている。
【０００７】
この構成により、制御基板は、シャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられる配線パターンとシャフトの貫通孔を形成する内周面から制御基板の外周までの間を連続して設けられる非導通部とを有していることから、配線パターンは、シャフトの全周に渡って導通されない。そのため、制御基板に貫通して設けられたシャフトに集められる例えば携帯電話等の電磁波や他のＥＣＵ等の外部機器から発生する電磁波等によって配線パターンに誘導起電力が発生することを抑制できることから、配線パターンの各部分の電位差が変化することを抑制できる。これにより、配線パターンに流れる微小な電流にノイズを発生させることを抑制できる。
【０００８】
また、請求項２では、配線パターンは、複数の制御素子が共通に接地される第１の配線パターンと複数の制御素子間をそれぞれ結ぶ第２の配線パターンとから構成され、第１の配線パターンもしくは第２の配線パターンがシャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられることを特徴としている。
【０００９】
この構成により、第１の配線パターンのみがシャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられ、非導通部を有している場合には、第１の配線パターンの各部分の電位差が変化することを抑制でき、第２の配線パターンに流れる微小な電流にノイズを発生させることを抑制できる。また、第２の配線パターンのみがシャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられ、非導通部を有している場合には、第２の配線パターンの各部分に電位差が変化することを抑制でき、第２の配線パターンに流れる電流にノイズを発生させることを抑制できる。さらに、第１及び第２の配線パターンの両方がシャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられ、非導通部を有している場合には、第１及び第２の配線パターンの各部分の電位差が変化することを抑制でき、第２の配線パターンに流れる電流にノイズを発生させることをより抑制できる。
【００１０】
また、請求項３では、アクチュエータは、シャフトを回転させる電動モータであることを特徴としている。
【００１１】
この構成により、電動モータが駆動することによってシャフトを回転させることができる。
【００１２】
また、請求項４では、車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に適用される駆動装置において、シャフトは、一端がステアリングと連結され、且つ他端が転舵輪側に連結されるステアリングシャフトであることを特徴としている。
【００１３】
電動パワーステアリング装置に適用される駆動装置において、シャフトは、車両のステアリングと転舵輪とを連結する長大なステアリングシャフトであることから、ステアリングシャフトが例えば携帯電話等の車両外部からの電磁波や車両内に設けられる他のＥＣＵ等の外部機器から発生する電磁波、さらには電動パワーステアリング装置の電動モータと制御基板とを結ぶ接続線から発生する電磁波をより集めてしまうため、請求項１から３の構成にすることの効果が大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、電動パワーステアリング装置１の一部の軸方向断面図である。図２は、電動パワーステアリング装置１の入力軸５１及び出力軸５２に沿った軸方向断面図である。図３は、図２における制御部３及び支持部材８を示す軸方向断面図である。図４の（ａ）は、制御部３の正面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。図５は、電動パワーステアリング装置１の一部の径方向断面図である。図６は、制御基板の１層目の配線パターンを示した平面図である。図７は、制御基板の２層目の配線パターンを示した平面図である。
【００１６】
本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、車両の車室内に設けられ、図１及び図２に示すように、トルクセンサ２、制御部３、電動モータ４及び動力伝達部５から構成されており、トルクセンサ２と制御部３と動力伝達部５とがハウジング６及びカバー７内に設けられ、電動モータ４がヨーク４９内に設けられている。
【００１７】
操舵軸は、ステアリングシャフトを成し、入力軸５１、出力軸５２及びトーションバー５３から構成されており、ベアリング１１、１２、１３、１４により支持されている。
【００１８】
入力軸５１は、図２に示すように、ステアリング（図示しない）に連結され、出力軸５２の内周に軸受１４を介して相対回転可能に設けられている。
【００１９】
出力軸５２は、入力軸５１と同軸上に設けられ、トーションバー５３を介して入力軸５１と相対回転可能に連結されている。
【００２０】
トーションバー５３は、入力軸５１と出力軸５２との中空部に挿入されて、両端がそれぞれピン９、１０を介して入力軸５１と出力軸５２とに連結され、ステアリングの操作により入力軸５１に操舵力が付与されると、自身に捩じれが生じることで、入力軸５１と出力軸５２とが相対回転する。
【００２１】
トルクセンサ２は、ステアリングに加えられる操舵力を検出するものであり、磁石２１、磁気ヨーク２２、集磁体を成す集磁リング２３及び磁気センサ２４から構成されている。
【００２２】
磁石２１は、リング状であって、ステアリングと連結される入力軸５１の外周に磁石固定部２１ａを介して圧入固定されており、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。
【００２３】
磁気ヨーク２２は、磁石２１の極数（Ｎ極又はＳ極）と同数の磁極爪（図示しない）が全周に等間隔に設けられた環状体で、２個１組で構成され、磁石２１の外周に一定のエアギャップを有して同心に設けられている。なお、１組の磁気ヨーク２２は、互いの磁極爪が周方向にずれて交互に配置されるように位置決めされている。
【００２４】
集磁リング２３は、磁気ヨーク２２と同様に２個１組で構成され、磁気ヨーク２２の外周に近接して設けられる。この集磁リング２３は、後述する円筒部材８の内周面に集磁リング固定部２３ｂを介して一体成形されている。また、集磁リング２３には、周方向の一部分に平板状の集磁部２３ａが設けられ、この集磁部２３ａは、互いの集磁部２３ａが軸方向に対向して設けられている。
【００２５】
磁気センサ２４は、軸方向に対向する集磁部２３ａ同士の間に設けられ、両集磁部２３ａ間に発生する磁束密度を検出し、その検出した磁束密度を電気信号（例えば電圧信号）に変換して出力する。この磁気センサ２４は、例えばホールＩＣであり、円筒部材８に集磁リング固定部２３ｂを介して固定され、ホールＩＣターミナル２４ａが軸方向のステアリング側に直角に折り曲げられ、制御部３の制御基板３１に半田により接続されている。
【００２６】
制御部３は、上述のトルクセンサ２で検出された操舵トルクに基づいて、電動モータ４へ流れる電流をデューティー制御するものである。
【００２７】
制御基板３１は、板状であって、図４（ａ）に示すように、その平面形状が長方形と半円形とを組み合わせた形状を呈しており、半円形側の中央部に入力軸５１を通すための貫通孔３１ａが設けられている。また、制御基板３１には、電動モータ４のモータターミナル４１が接続される接続孔３１ｂが設けられている。また、制御基板３１は、貫通孔３１ａの外周側で、且つ周方向のほぼ全周もしくは全周に渡って設けられる配線パターン（３１ｃ、３１ｄ）と、貫通孔３１ａを形成する内周面３８から制御基板３１の外周部３９までの間を連続し、且つ周方向の一部分に設けられる非導通部３７とを有している。
【００２８】
配線パターンは、絶縁層を介して重なり合う第１の配線パターン３１ｃと第２の配線パターン３１ｄとから構成されている。
【００２９】
第１の配線パターン３１ｃは、図６に示すように、周方向のほぼ全周渡って設けられ、且つマイクロコンピュータ３３ａやカスタムＩＣ３３ｂ等の各制御素子３３を共通に接地させるためのものである。
【００３０】
第２の配線パターン３１ｄは、図７に示すように、周方向の全周に渡って設けられ、且つマイクロコンピュータ３３ａやカスタムＩＣ３３ｂ等の各制御素子３３間をそれぞれ電気的に接続させるためのものである。また、第２の配線パターン３１ｄには、トルクセンサ２からの制御信号や微小な電流が流れる。
【００３１】
スイッチングトランジスタ３２は、電動モータ４に流れる電流をデューティー制御するためのものであって、支持部材８の斜面部８２に直接ネジ止め等により固定されている。このスイッチングトランジスタ３２は、図２に示すように、スイッチングトランジスタ３２の側方に取り出されたターミナルが軸方向のステアリング側に曲げられて制御基板３１に半田により接続されている。
【００３２】
制御基板３１には、図３及び図４（ａ）に示すように、制御素子３３、リレー３４、３５及びコンデンサ３６が直接基板上に組み付けられている。また、制御基板３１には、トルクセンサ２からの端子が接続され、操舵力が入力される。
【００３３】
制御素子３３は、マイクロコンピュータ３３ａやカスタムＩＣ３３ｂ等の素子であり、入力軸５１の外周側で、且つ周方向に沿ってそれぞれ設けられている。マイクロコンピュータ３３ａは、トルクセンサ２からの操舵力に応じて、電動モータ４に流す電流を決定し、且つスイッチングトランジスタ３２をデューティー制御するための信号を生成する。カスタムＩＣ３３ｂは、マイクロコンピュータ３３ａが正常に作動しているかどうかを監視するものである。また、マイクロコンピュータ３３ａとカスタムＩＣ３３ｂとは、図６及び図７に示す第１及び第２の配線パターン３１ｃ、３１ｄに電気的に接続されている。
【００３４】
リレー３４は、イグニッションスイッチ（図示しない）がオン及びオフされることで電動モータ４へ流れる電流を通電及び遮断させるものである。リレー３５は、電動モータ４の駆動回路がフェ−ルした際に、ステアリングの入力に対して電動モータ４が回転されることで、電動モータ４が発電しないように電動モータ４とスイッチングトランジスタ３２との間に流れる電流を遮断させるものである。コンデンサ３６は、電源電圧の変動を抑制するものである。
【００３５】
電動モータ４は、アクチュエータを成し、上述した制御部３で決定されたステアリングの操舵力を補助するための操舵補助力を出力軸５２に付与するものであり、モータハウジングを成す磁性体のヨーク４９の内周にマグネット４８を有する界磁、この界磁の内周に回転自在に支持されたアーマチャ４７及びこのアーマチャ４７に設けられたコンミテータ４６に摺接するブラシ４３等から構成される直流モータである。また、ブラシ４３をブラシホルダ４３ａ内に設けられたスプリング４４により、内径方向に付勢することで、ブラシ４３をコンミテータ４６に摺接させている。さらに、電動モータ４は、図５に示すように、ヨーク４９の開口端面がハウジング６の側面に当接して組み付けられ、ボルト１８によりフレームエンド７０に固定されている。
【００３６】
また、電動モータ４は、図１に示すように、ピグテール４２を介してブラシ４３と電気的に接続され、ハウジング６内に設けられる金属製のモータターミナル４１を具備し、このモータターミナル４１が例えば樹脂製のホルダプレート１９にインサート成形されたプレート１９ａに抵抗溶接されている。
【００３７】
ホルダプレート１９は、ブラシ４３を摺動自在に保持するブラシホルダ４３ａを固定するもので、図５に示すように、ヨーク４９の開口端部に組み付けられたフレームエンド７０内に組み付けられる。また、電動モータ４のハウジング６への組み付けは、ハウジング６の側面に形成された開口部２０よりハウジング６の内部へ挿入されて行われる。
【００３８】
また、モータターミナル４１は、給電のためのものであって、ほぼ直角に折り曲げられ、図１に示すように、電動モータ４をハウジング６に組み付けた後、制御部３の制御基板３１の接続孔３１ｂに半田を介して接続されている。
【００３９】
そして、制御部３で決定され、スイッチングトランジスタ３２によりデューティー制御された電流がモータターミナル４１、プレート１９ａ、ピグテール４２及びブラシ４３を介してアーマチャ４７に供給される。
【００４０】
動力伝達部５は、上述した電動モータ４から出力される操舵補助力を転舵輪側へ伝達するものであり、入力軸５１、出力軸５２、トーションバー５３、ウォームホイール５４及びウォームギヤ５５から構成されている。
【００４１】
ウォームギヤ５５は、図１に示すように、電動モータ４のアーマチャシャフト４５に圧入固定された伝達部材１６を介してアーマチャシャフト４５の回転力が伝達されることで回転する。
【００４２】
ウォームホイール５４は、図２に示すように、出力軸５２の外周に固定され、ウォームホイール５４の外周がウォームギヤ５５と噛み合っており、ウォームギヤ５５が回転することで周方向に回転する。
【００４３】
ハウジング６は、動力伝達部５を収容するためのものであって、アルミニウム製であり、ハウジング６内に支持部材８が固定される。このハウジング６は、ベアリング１２を介して出力軸５２を回転自在に支持している。
【００４４】
カバー７は、ハウジング６と同様にアルミニウム製であり、ハウジング６内にトルクセンサ２、制御部３及び動力伝達部５を収容するために設けられたハウジング６の開口端を塞ぐためのものであって、入力軸５１を支持するベアリング１３を固定する。また、カバー７は、支持部材８をハウジング６の内壁と当接するように支持部材８を押し付ける。また、カバー７は、図５に示すように、ハウジング６に設けられたカバー固定部７１ａ、７１ｂに固定される。このカバー固定部７１ａは、ハウジング６の外壁とヨーク４９の外壁とが接する線に近接する位置に設けられる。カバー固定部７１ｂは、カバー固定部７１ａと軸心の対称位置に設けられる。
【００４５】
支持部材８は、アルミニウム製であって、円筒形状と直方体形状とを組み合わせた形状を呈しており、ハウジング６とカバー７との間の空間内に設けられる。また、支持部材８は、図２に示すように、軸方向のステアリング側の面で制御部３を支持し、反ステアリング側の面でハウジング６の内壁に固定される。さらに、支持部材８は、内周面に集磁リング２３が設けられた集磁リング固定部２３ａが設けられている。また、支持部材８は、ベアリング１１を介して出力軸５２を軸支している。さらに、支持部材８は、ハウジング６の内壁と当接する当接部８１を有している。この当接部８１の支持部材８のスイッチングトランジスタ３２が固定される面の裏面側がハウジング６と当接している。また、支持部材８には、図４（ｂ）に示すように、バッテリ（図示しない）との接続するための電源用ターミナルと、車速信号等を入力するための信号用ターミナルとを有するコネクタ１５が固定されている。また、図３に示すように、支持部材８は、制御部３が支持された状態で、ハウジング６とカバー７との間の空間内に収納される。
【００４６】
［本実施形態の効果］
制御基板３１は、周方向のほぼ全周に渡って設けられる第１の配線パターン３１ｃと、周方向の一部分で、且つ制御基板３１の貫通孔３１ａを形成する内周面３８から制御基板３１の外周部３９までの間を連続して設けられる非導通部３７とを有していることから、第１の配線パターン３１ｃは、全周に渡って導通されない。そのため、制御基板３１に貫通して設けられる操舵軸がアンテナの役割を果たし、操舵軸に集められる例えば携帯電話等の車両外部からの電磁波や車両内に設けられる他のＥＣＵ等の外部機器から発生する電磁波、さらには電動パワーステアリング装置の電動モータと制御基板とを結ぶ接続線から発生する電磁波によって第１の配線パターン３１ｃに誘導起電力が発生することを抑制できることから、第１の配線パターン３１ｃの各部分の電位差が変化することを抑制できる。これにより、第２の配線パターン３１ｄに流れる微小な電流にノイズを発生させることを抑制できる。よって、制御素子３３は、正常に作動し、電動モータ４に流れる電流を正確に制御することができる。
【００４７】
また、本実施形態のように制御基板３１に貫通して設けられる操舵軸は、長大であることから、例えば携帯電話等の車両外部からの電磁波や車両内に設けられる他のＥＣＵ等の外部機器から発生する電磁波、さらには電動パワーステアリング装置の電動モータと制御基板とを結ぶ接続線から発生する電磁波を集め易いが、制御基板３１に上述の非導通部３７を設けることの効果が大きい。
【００４８】
なお、本実施形態では、操舵軸が制御基板３１に貫通している電動パワーステアリング装置１で説明したが、制御基板３１にシャフトが貫通している駆動装置全てに適用できる。
【００４９】
なお、制御基板３１は、第１の配線パターン３１ｃのみが周方向のほぼ全周に渡って設けられ、非導通部３７を有しているが、第２の配線パターン３１ｄのみが周方向のほぼ全周に渡って設けられ、非導通部３７を有していてもよい。この場合、第２の配線パターン３１ｄの各部分の電位差が変化することを抑制でき、第２の配線パターン３１ｄに流れる微小な電流にノイズを発生させることを抑制できる。さらに、第１及び第２の配線パターン３１ｃ、３１ｄの両方が周方向のほぼ全周に渡って非導通部３７を有する構成にすることで、第１及び第２の配線パターン３１ｃ、３１ｄの各部分の電位差が変化することを抑制できるため、第２の配線パターン３１ｄに流れる微小な電流にノイズを発生させることをより抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一部の軸方向断面図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の入力軸及び出力軸に沿った軸方向断面図である。
【図３】図２における制御部及び支持部材を示す軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は、制御部の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の一部の径方向断面図である。
【図６】制御基板の１層目の配線パターンを示した平面図である。
【図７】制御基板の２層目の配線パターンを示した平面図である。
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、
２…トルクセンサ、
３…制御部、
４…電動モータ、
５…動力伝達部、
６…ハウジング、
７…カバー、
３１…制御基板、
３１ａ…貫通孔、
３１ｃ…第１の配線パターン、
３１ｄ…第２の配線パターン、
３３…制御素子、
３７…非導通部。

Claims (4)

1. 通電により駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御するための複数の制御素子が配線パターンを介して電気的に接続され、且つシャフトが貫通される貫通孔が形成される制御基板を有する制御部とを備え、
   前記制御基板は、前記シャフトの外周側で、且つ前記シャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられる前記配線パターンと、前記貫通孔を形成する内周面から前記制御基板の外周までを連続して設けられる非導通部とを有していることを特徴とする駆動装置。
2. 前記配線パターンは、複数の前記制御素子が共通に接地される第１の配線パターンと複数の前記制御素子間をそれぞれ結ぶ第２の配線パターンとから構成され、
   前記第１の配線パターンもしくは前記第２の配線パターンが前記シャフトの周方向のほぼ全周に渡って設けられることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記アクチュエータは、前記シャフトを回転させる電動モータであることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
4. 車両のステアリングの操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に適用される駆動装置において、
   前記シャフトは、一端がステアリングと連結され、且つ他端が転舵輪側に連結されるステアリングシャフトであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の駆動装置。

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