JP2000168587A - 電動式パワーステアリング装置におけるｅｃｕの冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置におけるＥＣ
Ｕの冷却構造において、ＥＣＵの冷却のために従来使用
されてきた専用部品（ヒートシンク）を不要にして、必
要な冷却能力を保持しつつ、ＥＣＵユニットのコンパク
ト化と軽量化、コストの低減等を図る。 【解決手段】 タイロッドを介して車輪に連結されるラ
ックシャフト４に、ステアリングホイールからの操舵力
を入力するギヤボックス部２と、電動機からの操舵補助
力を入力する電動機部３とがそれぞれ装架され、ギヤボ
ックス部２に、操舵トルクを検出するトルクセンサーが
設けられてなる電動式パワーステアリング装置１におけ
るＥＣＵ10の冷却構造であって、ギヤボックス部２のハ
ウジング５に、ＥＣＵ10を格納するスペースＡが設けら
れ、ギヤボックス部２のハウジング５が、ＥＣＵ10のヒ
ートシンクとされている。ギヤボックス部２のハウジン
グ５の外面に、冷却フィン15が一体に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、電動式パワーステ
アリング装置におけるＥＣＵの冷却構造に関し、特にＥ
ＣＵの冷却のために従来使用されてきた専用部品（ヒー
トシンク）の必要をなくして、ＥＣＵユニットのコンパ
クト化と軽量化、コストの低減等を図った電動式パワー
ステアリング装置におけるＥＣＵの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来技術】車両の電動式パワーステアリング装置にお
いて、タイロッドを介して車輪に連結されるラックシャ
フトに、ステアリングホイールからの操舵力を入力する
ギヤボックス部と、電動機からの操舵補助力を入力する
電動機部とがそれぞれ装架された電動式パワーステアリ
ング装置がある。

【０００３】このような電動式パワーステアリング装置
の電動機部においては、操舵補助力を出力する電動機の
回転軸が中空シャフトにより形成され、該中空シャフト
の内部にラックシャフトが挿通され、中空シャフトの一
方端部とラックシャフトとの間にボールねじが介装され
て、操舵補助力が、該ボールねじを介して電動機からラ
ックシャフトに伝達される。

【０００４】他方、ギヤボックス部においては、ステア
リングホイールに連動連結された操舵入力軸と、一端に
ピニオンを備えた操舵出力軸とが、トーションバーを介
して連結されており、ピニオンは、ラックシャフトの一
方端部寄りに形成されたラックと噛み合い、ステアリン
グホイールが転舵されたとき、このラックとピニオンと
の噛合を通じてラックシャフトが軸方向に移動して、左
右車輪が転舵される。

【０００５】同時に、車輪側からの転舵抵抗に起因し
て、入力軸と出力軸との間に相対的な回転量差が生じ
て、トーションバーが捩れる。この捩れ量により、トル
クセンサーがトーションバーの両端に作用するトルクを
検出して、その信号を出力する。

【０００６】トルクセンサーからの出力信号は、ＥＣＵ
（電子制御ユニット）に入力され、ＥＣＵからの出力信
号により、前記電動機が制御されて、トーションバーの
両端に作用するトルクが解消される方向にラックシャフ
トが進められる。このようにして、ステアリングホイー
ルに感じる転舵抵抗が軽減されて、操舵の軽快感が得ら
れるようになっている。

【０００７】以上のような型式の電動式パワーステアリ
ング装置において、ＥＣＵは、通常、内燃機関本体部近
傍に設置され、ＥＣＵとトルクセンサーとの間およびＥ
ＣＵと電動機との間は、図４に図示されるように、配線
023 、0024と外部に露出した防水タイプカプラー020 、
021 とを介して接続されている。そして、これらの防水
タイプカプラー020 、021 により、ギヤボックス部02お
よび電動機部03の防水が図られている。図４において、
010 がＥＣＵである。

【０００８】ところで、このＥＣＵ010 は、発熱して高
温になるので、これを冷却するために、従来、ＥＣＵ01
0 と一体にヒートシンク015 が設けられ、このヒートシ
ンク015 の冷却フィン部からＥＣＵ010 の熱の放散が図
られていた。

【０００９】なお、図４において、01は電動式パワース
テアリング装置、04はラックシャフト、011 はステアリ
ングホイールに連結される操舵入力軸であって、ギヤボ
ックス部02のハウジング05のうち、ラックシャフト04と
角度をなして延びるトルクセンサー収容部分05a 内にト
ルクセンサーが収容され、電動機部03内に電動機が収容
されている。ＥＣＵ010 とヒートシンク015 との一体構
造体は、ＥＣＵユニット022 を構成している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動式パワース
テアリング装置01におけるＥＣＵ010 の冷却構造は、前
記のように構成されているので、ＥＣＵ010 の冷却のた
めに、ヒートシンク015として専用の部品が必要とされ
ていた。

【００１１】このため、冷却に必要な放熱面積を有する
ヒートシンク015 の大きさによって、ＥＣＵユニット02
2 の大きさが左右され、ＥＣＵユニット022 のコンパク
ト化と軽量化とに限界があった。また、このことが、コ
ストアップの要因となっていた。

【００１２】本願の発明は、従来の電動式パワーステア
リング装置におけるＥＣＵの冷却構造が備える前記のよ
うな問題点を解決して、ＥＣＵのヒートシンクとして専
用の部品を不要にして、必要な冷却能力を保持しつつ、
ＥＣＵユニットのコンパクト化と軽量化とを図ることが
でき、これにより、コストダウンを図ることができる電
動式パワーステアリング装置におけるＥＣＵの冷却構造
を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した電動式パワーステアリ
ング装置におけるＥＣＵの冷却構造に係り、その請求項
１に記載された発明は、タイロッドを介して車輪に連結
されるラックシャフトに、ステアリングホイールからの
操舵力を入力するギヤボックス部と、電動機からの操舵
補助力を入力する電動機部とがそれぞれ装架され、前記
ギヤボックス部に、操舵トルクを検出するトルクセンサ
ーが設けられてなる電動式パワーステアリング装置にお
けるＥＣＵの冷却構造であって、前記ギヤボックス部の
ハウジングに、前記ＥＣＵを格納するスペースが設けら
れ、前記ギヤボックス部のハウジングが、前記ＥＣＵの
ヒートシンクとされたことを特徴とする電動式パワース
テアリング装置におけるＥＣＵの冷却構造である。

【００１４】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、電動式パワーステアリング装置
におけるギヤボックス部のハウジングに、ＥＣＵを格納
するスペースが設けられ、該ギヤボックス部のハウジン
グが、ＥＣＵのヒートシンクとされる。

【００１５】この結果、ＥＣＵのヒートシンクとして専
用の部品が不要になり、ギヤボックス部のハウジングの
広い表面積を利用して必要な冷却能力を保持しつつ、Ｅ
ＣＵユニットのコンパクト化と軽量化とを図ることがで
きる。また、これにより、コストダウンを図ることがで
きる。

【００１６】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、ギヤボックス部のハウジ
ングの外面に、冷却フィンが一体に形成される。この結
果、冷却フィンの形成と取付けが簡単化されるととも
に、ＥＣＵの熱の放散が一層促進される。また、冷却フ
ィンは傷つき易いので、何らかの物体に衝突したとき、
目視による発見が容易であり、飛び石などに対する衝撃
も緩和される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１に図示される本願の請
求項１および請求項２に記載された発明の一実施形態
（実施形態１）について説明する。図１は、本実施形態
１におけるＥＣＵの冷却構造が適用された電動式パワー
ステアリング装置の側面図であって、一部を切断して示
した図である。

【００１８】図１において、本実施形態１におけるＥＣ
Ｕの冷却構造が適用された電動式パワーステアリング装
置１は、図示されないタイロッドを介して車輪に連結さ
れたラックシャフト４に、図示されないステアリングホ
イールからの操舵力を入力するギヤボックス部２と、図
示されない電動機からの操舵補助力を入力する電動機部
３とがそれぞれ装架されている。ラックシャフト４は、
その一方端部寄りにラック４a を備えている。

【００１９】電動機部３には、詳細には図示されていな
いが、操舵補助力を出力する電動機が収容されている。
そして、この電動機の回転軸が中空シャフトにより形成
され、該中空シャフトの内部にラックシャフト４が挿通
され、中空シャフトの一方端部とラックシャフト４との
間にボールねじが介装されて、操舵補助力が、該ボール
ねじを介して電動機からラックシャフト４に伝達される
ようになっている。

【００２０】ギヤボックス部２のハウジング５は、図示
されないトルクセンサーを収容するトルクセンサー収容
部分５a と、マウント部形成部分５b とからなってい
る。マウント部形成部分５b は、トルクセンサー収容部
分５a の軸方向と角度をなして電動機部３の方向に延
び、外部に車体への取付用マウント部６が突出形成され
ている。これらトルクセンサー収容部分５a とマウント
部形成部分５b とは、トルクセンサー収容部分５a の頂
部蓋体７が割面Ｂの位置において別体に形成されている
ほかは、全て一体に形成されている。

【００２１】マウント部形成部分５b は、ラックシャフ
ト４の一部をその軸方向に移動自在に収容するととも
に、ＥＣＵ（電子制御ユニット）10を格納するＥＣＵ格
納部９を備えている。

【００２２】トルクセンサー収容部分５a 内には、詳細
には図示されていないが、ステアリングホイールに連動
連結された操舵入力軸11と、一端にピニオンを備えた操
舵出力軸とが、トーションバーを介して連結されてお
り、ピニオンは、ラックシャフト４の一方端部寄りに形
成されたラック４a と噛み合い、ステアリングホイール
が転舵されたときには、このピニオンとラック４a との
噛合を通じてラックシャフト４が軸方向に移動して、左
右車輪が転舵されるようになっている。

【００２３】同時に、車輪側からの転舵抵抗に起因し
て、入力軸11と出力軸との間に相対的な回転量差が生じ
て、トーションバーが捩れると、この捩れ量により、ト
ルクセンサーがトーションバーの両端に作用するトルク
を検出して、その信号をＥＣＵ10に入力する。

【００２４】そして、ＥＣＵ10からの出力信号により電
動機が制御されて、該電動機の出力が、ボールねじを介
してラックシャフト４に伝達される。ラックシャフト４
は、トーションバーの両端に作用するトルクが解消され
るように、図１において左右いずれかの方向に移動す
る。

【００２５】このようにして、ステアリングホイールに
感じる転舵抵抗が軽減されて、操舵の軽快感が得られる
ようになっている。このトルクセンサー収容部分５a 内
の構造およびトルクセンサーの作用は、従来のものと異
なるところはない。

【００２６】ここで、ＥＣＵ10を格納するＥＣＵ格納部
９は、次のようにして形成されている。ギヤボックス部
２のハウジング５のマウント部形成部分５b 内におい
て、ラックシャフト４を挟んでマウント部６と反対側に
は、深さに比して面積が比較的広いスペースＡが区画形
成されており、このスペースＡ内にＥＣＵ10が格納され
ている。

【００２７】スペースＡの上方開口部は、カバー12によ
り覆われている。カバー12は、スペースＡの開口部周縁
のカバー取付け面に、図示されないシール機構（Ｏリン
グ）を介して液密に固着されている。

【００２８】スペースＡの平面断面形状は、略矩形状を
なし、その長い方の辺は、トルクセンサー収容部分５a
からハウジング５の図１において左端フランジ部13に至
るまでの長さを有している。フランジ部13は、マウント
部形成部分５b の端部に形成されて、電動機部３のヨー
ク14との連結部をなしている。このようにして、スペー
スＡとカバー12とにより、ＥＣＵ格納部９が形成されて
いる。

【００２９】ギヤボックス部２のハウジング５のマウン
ト部形成部分５b において、ＥＣＵ格納部９が形成され
た部分を除くその外周面には、フランジ部13側からトル
クセンサー収容部分５a の方向に所定長にわたって、Ｃ
リング状の冷却フィン15が複数枚マウント部形成部分５
b と一体に形成されている。

【００３０】この冷却フィン15は、ハウジング５が割面
Ｂにより分割されて別体とされる頂部蓋体７を除いて鋳
造により一体に形成されるときに、これと一体に形成さ
れる。そして、ＥＣＵ格納部９に格納されたＥＣＵ10の
ヒートシンクとして作用して、該ＥＣＵ10に発生する熱
を効果的に外部に放散し、ＥＣＵ10を冷却する。ＥＣＵ
格納部９と冷却フィン15とが合わさって、ＥＣＵユニッ
トを構成している。

【００３１】スペースＡの周囲を囲むハウジング５の壁
部には、ＥＣＵ10と電動機部３内に収容された電動機と
を接続する配線用の通路およびＥＣＵ10とトルクセンサ
ー収容部分５a 内に収容されたトルクセンサーとを接続
する配線用の通路をそれぞれ貫通形成することができ
る。

【００３２】このようにすれば、ＥＣＵ10とトルクセン
サーとの接続部およびＥＣＵ10と電動機との接続部は、
外部に露出することなく、ギヤボックス部２のハウジン
グ５内に収納されるので、これらの接続部にシール機構
は不要になり、シール機構をＥＣＵ格納部９のカバー12
を被着させる部分のみに適用すればよいことになり、シ
ール機構が簡単化され、接合信頼性も向上する。

【００３３】また、このようにすれば、これらの接続配
線は、ギヤボックス部２のハウジング５の内部通路を通
るようにされるので、外部からシールドされ、ノイズに
影響されることが少なくなり、これらの接続配線の耐ノ
イズ性を向上させることができる。

【００３４】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、さらに、次のような効果を奏することができ
る。電動式パワーステアリング装置１におけるギヤボッ
クス部２のハウジング５のマウント部形成部分５b 内
に、ＥＣＵ10を格納するスペースＡが設けられ、該マウ
ント部形成部分５b の外面に、ＥＣＵ10のヒートシンク
としての冷却フィン15が一体に形成されている。

【００３５】この結果、ＥＣＵ10のヒートシンクとして
専用の部品が不要になり、ギヤボックス部２のハウジン
グ５の広い表面積、とりわけ冷却フィン15を利用してＥ
ＣＵ10の冷却に必要な冷却能力を保持しつつ、ＥＣＵユ
ニットのコンパクト化と軽量化とを図ることができ、ひ
いては電動式パワーステアリング装置１のコンパクト化
と軽量化とを図ることができる。また、これにより、コ
ストダウンを図ることができる。

【００３６】また、冷却フィン15の形成と取付けが簡単
化されるとともに、ＥＣＵ15の熱の放散が促進される。
さらに、冷却フィン15は傷つき易いので、何らかの物体
に衝突したとき、目視による発見が容易になり、飛び石
などに対する衝撃も緩和される。

【００３７】次に、図２および図３に図示される本願の
請求項１および請求項２に記載された発明の他の実施形
態（実施形態２）について説明する。図２は、本実施形
態２におけるＥＣＵの冷却構造が適用された電動式パワ
ーステアリング装置の側面図であって、一部を切断して
示した図１と同様の図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ
線矢視拡大断面図である。なお、図２において、ＥＣＵ
格納部は、図３のＩＩ−ＩＩ線で切断した図を示してい
る。実施形態１と対応する部分には、同じ符号を付して
いる。

【００３８】本実施形態２においては、ＥＣＵ10を格納
するＥＣＵ格納部９は、次のようにして形成されてい
る。ギヤボックス部２のハウジング５のフランジ部13側
に寄せて、マウント部形成部分５b の上方外周面上に
は、該外周面を１８０度を越える角度範囲にわたって囲
んで、所定深さと所定幅の湾曲状スペースＡが区画形成
されており、このスペースＡ内にＥＣＵ10が格納されて
いる。

【００３９】スペースＡを区画形成する半割リング状の
区画壁16と、該区画壁16の両端位置においてマウント部
形成部分５b の外周面上に軸方向に沿って略水平に張り
出された細長の２つの区画壁17とは、ハウジング５が割
面Ｂにより分割されて別体とされる頂部蓋体７を除いて
鋳造により一体に形成されるときに、これと一体に形成
されてもよく、また、溶接により、マウント部形成部分
５b の外周面上に固着されてもよい。

【００４０】区画壁16と２つの区画壁17との上からは、
鍔付き半割円筒体形状のカバー18が冠着されている。こ
のカバー18は、好ましくは金属製とされ、フランジ部13
との当接部は溶接されるか、半割環状の凹溝にシール手
段を介装して嵌着される。このようにすることにより、
スペースＡ内への水の侵入が防止される。カバー18の鍔
18a は、区画壁16および区画壁17の外表面側を液密に覆
っている。このようにして、スペースＡとカバー18とに
より、ＥＣＵ格納部９が形成されている。

【００４１】ギヤボックス部２のハウジング５のマウン
ト部形成部分５b において、ＥＣＵ格納部９が形成され
た側と反対側の外周面には、略半割リング状の冷却フィ
ン15が複数枚マウント部形成部分５b と一体に形成され
ている。

【００４２】この冷却フィン15は、ハウジング５が割面
Ｂにより分割されて別体とされる頂部蓋体７を除いて鋳
造により一体に形成されるときに、これと一体に形成さ
れる。そして、ＥＣＵ格納部９に格納されたＥＣＵ10の
ヒートシンクとして作用して、該ＥＣＵ10に発生する熱
を効果的に外部に放散し、ＥＣＵ10を冷却する。ＥＣＵ
格納部９と冷却フィン15とが合わさって、ＥＣＵユニッ
トを構成している。

【００４３】スペースＡに臨むフランジ部13の壁部に
は、ＥＣＵ10と電動機部３内に収容された電動機とを接
続する配線用の通路を貫通形成することができる。この
ようにすれば、ＥＣＵ10と電動機との接続部は、外部に
露出することがなくなるので、この接続部にシール機構
は不要になり、シール機構が簡単化され、接合信頼性も
向上する。また、この接続配線の耐ノイズ性も向上す
る。本実施形態２は、以上の点において実施形態１と異
なるが、その他の点において異なるところはないので、
詳細な説明を省略する。

【００４４】本実施形態２は、前記のように構成されて
いるので、実施形態１と略同様の効果を奏することがで
きるが、実施形態１と比べて、ＥＣＵユニットの一層の
コンパクト化と軽量化とを図ることができ、ひいては電
動式パワーステアリング装置１の一層のコンパクト化と
軽量化とを図ることができる。また、これにより、一層
のコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態（実施形態１）におけるＥＣＵの冷却構
造が適用された電動式パワーステアリング装置の側面図
であって、一部を切断して示した図である。

【図２】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の他の実施形態（実施形態２）におけるＥＣＵの冷却
構造が適用された電動式パワーステアリング装置の側面
図であって、一部を切断して示した図１と同様の図であ
る。なお、ＥＣＵ格納部は、図３のＩＩ−ＩＩ線で切断
した図を示している。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視拡大断面図であ
る。

【図４】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…電動式パワーステアリング装置、２…ギヤボックス
部、３…電動機部、４…ラックシャフト、４a …ラッ
ク、５…ハウジング、５a …トルクセンサー収容部分、
５b …マウント部形成部分、６…マウント部、７…頂部
蓋体、９…ＥＣＵ格納部、10…ＥＣＵ（電子制御ユニッ
ト）、11…操舵入力軸、12…カバー、13…フランジ部、
14…ヨーク、15…冷却フィン、16、17…区画壁、18…カ
バー、18a…鍔、Ａ…スペース、Ｂ…割面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイロッドを介して車輪に連結されるラ
   ックシャフトに、ステアリングホイールからの操舵力を
   入力するギヤボックス部と、電動機からの操舵補助力を
   入力する電動機部とがそれぞれ装架され、 前記ギヤボックス部に、操舵トルクを検出するトルクセ
   ンサーが設けられてなる電動式パワーステアリング装置
   におけるＥＣＵの冷却構造であって、 前記ギヤボックス部のハウジングに、前記ＥＣＵを格納
   するスペースが設けられ、 前記ギヤボックス部のハウジングが、前記ＥＣＵのヒー
   トシンクとされたことを特徴とする電動式パワーステア
   リング装置におけるＥＣＵの冷却構造。
2. 【請求項２】 前記ギヤボックス部のハウジングの外面
   に、冷却フィンが一体に形成されたことを特徴とする請
   求項１記載の電動式パワーステアリング装置におけるＥ
   ＣＵの冷却構造。