JP2002274398A

JP2002274398A - 電動式動力舵取装置

Info

Publication number: JP2002274398A
Application number: JP2001076360A
Authority: JP
Inventors: Motoo Nakai; 基生中井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータの駆動力を操舵軸又はラックバーに
伝えて操舵を補助する電動式動力舵取装置において、制
御部等を冷却する効果が高いこと。【解決手段】制御部３４のケース２０の所定部２０ａは
ラックハウジング６内に臨んで放熱部２１を構成する。
ラックバー５と一体に移動するピストン２２は、ラック
ハウジング６の内周に摺接する一方向シール２４を有す
る。ピストン２２の移動に伴ってラックバー５の軸方向
に沿う気流を発生させ、放熱部２１周辺の空気を押しや
ってこれを入れ換え、制御部３４を効果的に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は操舵補助力の発生源
として電動モータを用いてなる電動式動力舵取装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の電動式動力舵取装置では、ユ
ーザーによりステアリングホイールを介して与えられる
操舵トルクをトルクセンサにより検出し、このトルクセ
ンサの検出結果に基づいて電動モータの電流を制御し、
ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を
電動モータの回転により補助し、舵取りのための運転者
の労力負担を軽減するようにしている。

【０００３】舵取り機構としては、ステアリングシャフ
トの下端に形成されたピニオンに、車両の左右方向に延
在するラックバーを組み合わせたラックアンドピニオン
機構が一般的である。一方、電動式動力舵取装置には、
操舵補助用の電動モータのトルクを、ステアリングホイ
ールに連なる操舵軸に伝えるＣ−ＥＰＳ（コラム型電動
式動力舵取装置）と、電動モータのトルクを、車幅方向
に沿って延びるラックバーに伝えるＲ−ＥＰＳ（ラック
アシスト型電動式動力舵取装置）、Ｄ・Ｄ−ＥＰＳ（ダ
イレクトドライブ型電動式動力舵取装置）、ラックを駆
動するピニオンをアシストするＰ−ＥＰＳ（ピニオンア
シスト型電動式動力舵取装置）がある。

【０００４】また、一般的にＣ−ＥＰＳでは、電動モー
タをギヤハウジングに取り付け、Ｐ−ＥＰＳ、Ｒ−ＥＰ
Ｓ、Ｄ・Ｄ−ＥＰＳでは、ラックハウジングに取り付け
る。なお、Ｄ・Ｄ−ＥＰＳの場合、電動モータとしてブ
ラシレスモータを用いるのが一般的である。このような
場合、電動モータの動作をモータドライバを介して制御
する制御部や、モータドライバを含む電装ユニットも、
電動モータに隣接してギヤハウジングやラックハウジン
グに取り付けることが一般的である。特にＲ−ＥＰＳ、
Ｐ−ＥＰＳ、Ｄ・Ｄ−ＥＰＳでは、電装ユニットがエン
ジンルーム内に配置され、比較的温度の高い環境にある
ことになる。

【０００５】ところで、パワードライバは、電動モータ
を駆動させるためのパワースイッチング素子等の駆動素
子を含んでいるが、この駆動素子が高温にならないよう
にしなければならず、制御部や電装ユニットを通風部に
臨む配置としている。また、駆動素子をラックハウジン
グ内に収容する一方、電動モータのロータの端部を延長
してその表面に放射状フィンを形成し、ロータの回転に
伴ってフィンにより駆動素子に風を当てて冷却すること
が試みられている（例えば特開平０６−２５５５０１号
公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
放射状フィンは、駆動素子の近くに滞留している高温の
空気を駆動素子に接触させるにとどまり、冷却効果が充
分でないという問題がある。本発明は上記課題に鑑みて
なされたものであり、制御部等を冷却する効果の高い電
動式動力舵取装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するため、請求項１記載の本発明は、電動モータ
の駆動力を、ステアリングホイールに連なる操舵軸、又
は車幅方向に沿って延びる舵取駆動軸に伝えて操舵を補
助する電動式動力舵取装置において、上記電動モータの
駆動を制御する制御部と、舵取駆動軸を軸長方向に移動
自在に収容するハウジングと、ハウジング内又はハウジ
ング内に連なって上記気流を導く通風路内に臨んで制御
部の熱を逃がすための放熱部と、舵取駆動軸の駆動に伴
ってハウジング内に舵取駆動軸の軸長方向に沿う気流を
発生させる気流発生手段とを備えることを特徴とするも
のである。

【０００８】本発明では、ラックバー等の舵取駆動軸の
移動に伴って、舵取駆動軸の軸長方向に沿って気流を流
すことにより、放熱部周辺の空気を入れ換えて、制御部
を効果的に冷却することができる。請求項２記載の発明
は、請求項１において、上記気流発生手段は、ハウジン
グの内周に摺接しつつ舵取駆動軸と一体に移動するピス
トンを含むことを特徴とするものである。本発明では、
ピストンがハウジング内を移動することにより、ハウジ
ング内に軸長方向に沿って流れる気流を確実に発生させ
ることができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２におい
て、上記ピストンの外周には、ハウジングの内周に摺接
する一方向シールが設けられることを特徴とするもので
ある。本発明では、舵取駆動軸の軸長方向への空気の流
れを一方向に制限することができ、放熱部周辺の空気を
確実に入れ換えることができる。請求項４記載の発明
は、請求項１，２又は３において、上記気流発生手段
は、ハウジングから露出する舵取駆動軸の端部を取り囲
んで伸縮するベローズを含むことを特徴とするものであ
る。本発明では、もともとあるベローズの伸縮を利用
し、簡単な構造にて容易に舵取駆動軸の軸方向に沿う気
流を発生させることができる。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項４におい
て、上記ハウジング内からベローズ内への空気の流入の
みを許容する第１の逆止弁と、ベローズ内から外部への
空気の排出のみを許容する第２の逆止弁とをさらに備え
ることを特徴とするものである。本発明では、ハウジン
グ内の熱を持った空気を、ベローズの伸長に伴ってベロ
ーズ内に吸込み、この吸い込んだ空気をベローズの収縮
に伴って外部へ放出する。ベローズの伸縮により確実に
ハウジング内の空気を外部へ排出でき、放熱を良くする
ことができる。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一つにおいて、上記操舵軸を貫通してハウジン
グ内を外部に連通させる通風路をさらに備えることを特
徴とするものである。本発明では、気流発生手段がハウ
ジング内に舵取駆動軸の軸方向に沿って気流を発生させ
るのに応じて、通風路を介して例えば冷たい空気を外部
からハウジング内に導入させることができ、冷却効果を
高めることができる。請求項７記載の発明は、請求項６
において、上記通風路の両端のポートの少なくとも一方
に設けられ、通風路を介するハウジング内への空気の吸
入のみを許容する逆止弁をさらに備えることを特徴とす
るものである。本発明では、気流発生手段がハウジング
内に舵取駆動軸の軸方向に沿って気流を発生させるのに
応じて、外部の冷たい空気を通風路を介してハウジング
内に確実に導入させて、冷却効果を高めることができ
る。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項１ないし７
の何れか一つにおいて、上記電動モータは、ハウジング
内又はハウジング内に連なって上記気流を導く通風路内
に臨むことを特徴とするものである。本発明では、電動
モータをも効果的に冷却することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添
付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の
形態の電動式動力舵取装置の概略構成を示す模式図であ
る。本実施の形態では、ラックハウジングに配置した電
動モータによりラックバーを駆動する、いわゆるＲ−Ｅ
ＰＳ、Ｄ．Ｄ−ＥＰＳに則して説明するが、これに限ら
ず、本発明を、いわゆるＣ−ＥＰＳ、Ｐ−ＥＰＳに適用
することもできる。

【００１４】図１を参照して、電動式動力舵取装置１
は、ステアリングホイール２に連結しているステアリン
グシャフト３と、ステアリングシャフト３の先端部に設
けられたピニオンギヤ４と、このピニオンギヤ４に噛み
合うラックギヤ５ａを形成して車幅方向に沿って延びる
舵取駆動軸としてのラックバー５とを有している。ラッ
クバー５は筒状をなすラックハウジング６を貫通して軸
長方向に摺動自在に保持されている。

【００１５】ラックバー５の両端部には自在継手７を介
してそれぞれタイロッド８が結合されており、各タイロ
ッド８は図示していないが、対応するナックルアームを
介して対応する車輪に連結されている。ラックハウジン
グ６から露出するラックバー５の端部、自在継手７及び
タイロッド８の一部は伸縮可能なベローズ２６により覆
われている。ステアリングホイール２が操作されてステ
アリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオ
ンギヤ４およびラックギヤ５ａによって、車両の左右方
向に沿ってのラックバー５の直線運動に変換される。こ
れにより、車輪の転舵が達成される。

【００１６】また、本電動式動力舵取装置１では、トル
クセンサ９によって操舵トルクを検出し、その検出結果
に基づいて操舵補助用の例えば三相ブラシレスモータ１
０の駆動電流を制御することにより、ラックバー５に与
えられる操舵補助力を調整している。モータ１０は、ラ
ックハウジング６に固定されるケース１１を備えてお
り、このケース１１内には、ラックバー５を取り囲むよ
うにロータ１２が配置され、さらに、ロータ１２を取り
囲むようにステータ１３が配置されている。

【００１７】ロータ１２の一端部にはボールナット１４
が連結されている。このボールナット１４は、ラックバ
ー５の途中部に形成されたボールねじ溝５ｂにボール１
５を介して螺合していて、これによりボールねじ機構１
６が構成されている。モータ１０への通電が行われて、
ロータ１２にトルクが与えられると、その与えられたト
ルクは、ロータ１２に連結されたボールナット１４に伝
達される。ボールナット１４に伝達されたトルクは、ボ
ールねじ機構１６によってラックバー５の車幅方向への
駆動力に変換される。こうしてモータ１０から発生する
力がラックバー５に与えられる。

【００１８】操舵補助力の大きさは、モータ１０の駆動
電流を制御することにより調整される。モータ１０の駆
動電流は、制御基板１７に実装された制御回路によりモ
ータドライバ１８を介して制御されるようになってい
る。モータドライバ１８にはロータ１２と電気的に接続
されるパワースイッチング素子等の駆動素子１９が含ま
れている。制御基板１７やモータドライバ１８は、モー
タ１０に隣接してラックハウジング６に固定されるケー
ス２０内に収容され、いわゆるＥＣＵと呼ばれる制御部
３４を構成している。また、ケース２０の底部等の所定
部２０ａには駆動素子１９等が直付けにて実装されてい
る。このケース２０の所定部２０ａは、ラックハウジン
グ６内に臨んでおり、放熱部２１（ヒートシンクともい
う）を構成している。

【００１９】一方、ラックバー５の途中部には、ラック
ハウジング６の内周６ａに摺接しつつラックバー５と一
体に移動する気流生成手段としてのピストン２２が取り
付けられている。図１及び図２を参照して、ピストン２
２は、ラックバー５に固定される環状の本体２３と、本
体２３の周囲に固定される断面略コの字形形状の一方向
シール２４とを備える。シール２４はラックハウジング
６の内周６ａに摺接するシールリップ２５を有してお
り、シールリップ２５はラックバー５の軸長方向の一方
向のみ（図１，図２の例では、ピストン２２の右方から
左方へ）の空気の通過を許容する。

【００２０】本実施の形態では、ピストン２２が放熱部
２２側（図１において左方）へ移動するときに、ラック
ハウジング６内にラックバー５の軸長方向に沿う気流が
生成され、この気流によって放熱部２２周辺の空気を押
しやることができ、その結果、ラックハウジング６内の
空気を対流させたり、ラックハウジング６外へ排出させ
たりすることができる。これにより、放熱部２２の熱を
効果的に奪って、制御部３４に対する冷却効果を高める
ことができ、特に放熱部２２に直付けしてある駆動素子
１９に対する冷却効果を非常に高くすることができる。
また、ラックハウジング６内に収容されるモータ１０を
も効果的に冷却することができる。

【００２１】次いで、図３は本発明の別の実施の形態を
示している。図３を参照して、本実施の形態が図１の実
施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、まず、
気流発生手段として、ベローズ２６を用いた点にある。
ベローズ２６はラックバー５の軸長方向の移動に伴って
伸縮するゴム等の弾性部材からなる。ベローズ２６の一
端とラックバー５との間や、ベローズ２６の他端とタイ
ロッド８との間には、それぞれ第１及び第２の逆止弁と
しての一方向シール２７ａ，２７ｂが配置され、これに
より、ラックハウジング６からベローズ２６を介する空
気の排出のみが許容される。すなわち、ベローズ２６の
伸長に伴ってラックハウジング６内の空気をベローズ２
６内に吸込み、この吸い込んだ空気をベローズ２６の収
縮に伴って外部へ放出するわけである。各シール２７
ａ，２７ｂがラックバー５又はタイロッド８に摺接する
環状のシールリップを備えている点は、図１の実施の形
態のピストン２２のシール２４と同様である。

【００２２】また、ステアリングシャフト３を貫通し
て、ベローズ２６の伸長に伴って外気をラックハウジン
グ６内に導くための通風路２８が形成されている。ステ
アリングシャフト３は、下端にピニオンギヤ４を形成す
るインプットシャフト２９と、このインプットシャフト
２９の上端に一体回転可能に連結されるヨーク３０とを
備えており、通風路２８はインプットシャフト２９とヨ
ーク３０を貫通して形成されている。

【００２３】図３及び図４を参照して、通風路２８はヨ
ーク３０の上部側面に開口する第１ポート３１と、ラッ
クハウジング６内においてインプットシャフト２９の側
面に開口する第２ポート３２とを有している。各ポート
３１，３２のそれぞれには、通風路２８を介してラック
ハウジング６内への外気の吸入のみを許容する逆止弁３
３ａ，３３ｂが設けられている。本実施の形態によれ
ば、通常設けられるベローズ２６を用いる簡単な構造に
て容易にラックバー５の軸長方向に沿う気流を発生させ
ることができる。

【００２４】特に、ベローズ２６に逆止弁としての一方
向シール２７ａ，２７ｂを装備しているので、ラックハ
ウジング６内の空気をベローズ２６を介して外部へ確実
に放出し、放熱を良くすることができる。しかも、ラッ
クハウジング６内に発生された気流に引かれることによ
り、ステアリングシャフト３を貫く通風路２８を介して
相対的に冷たい空気が、ラックハウジング６内に導入さ
れるので、冷却効果を一層高めることができる。

【００２５】また、通風路２８にはラックハウジング６
内への空気の吸入のみを許容する逆止弁３３ａ，３３ｂ
が装備されているので、ラックハウジング６内に確実に
空気を導入させることができる。逆止弁３３ａ，３３ｂ
は少なくとも一方を設けておけば良いが、双方を設ける
ことにより、冷却効果をさらに高めるという利点があ
る。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明をコラム型の電動式動力舵取装置に適用
し、ピストン２２やベローズ２６によりラックハウジン
グ６内に発生させた気流を、ラックハウジング６内に連
通する通風路に導き、この通風路に放熱部２１を臨ませ
ておいても良い。この場合、通風路は操舵軸を収容する
ギヤハウジングに設けることができる。その他、本発明
の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の
概略構成を示す模式図である。

【図２】図１のピストン周辺の拡大図である

【図３】本発明の別の実施の形態の概略構成を示す模式
図である。

【図４】図３の実施の形態のステアリングシャフトの分
解断面図である。

【符号の説明】

１電動式動力舵取装置２ステアリングホイール３ステアリングシャフト（操舵軸）５ラックバー（舵取駆動軸）６ラックハウジング６ａ内周１０モータ１１ケース１２ロータ１３ステータ１６ボールねじ機構１７制御基板１９駆動素子２０ケース２０ａ所定部２１放熱部２２ピストン２４シール２６ベローズ２７ａ，２７ｂシール（逆止弁）２８通風路３１第１のポート３２第２のポート３３ａ，３３ｂ逆止弁３４制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 9/02 Ｈ０２Ｋ 9/02 Ｚ 9/04 9/04 Ｚ 11/00 11/00 ＸＦターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA16 JB01 5H607 AA02 BB01 BB09 CC03 CC05 EE52 FF08 5H609 BB03 BB06 BB12 BB18 PP02 PP07 PP16 QQ02 QQ12 QQ23 RR01 RR27 RR37 RR42 RR63 5H611 AA09 QQ08 TT01 TT02 UA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータの駆動力を、ステアリングホイ
ールに連なる操舵軸、又は車幅方向に沿って延びる舵取
駆動軸に伝えて操舵を補助する電動式動力舵取装置にお
いて、上記電動モータの駆動を制御する制御部と、舵取駆動軸を軸長方向に移動自在に収容するハウジング
と、ハウジング内又はハウジング内に連なって上記気流を導
く通風路内に臨んで制御部の熱を逃がすための放熱部
と、舵取駆動軸の駆動に伴ってハウジング内に舵取駆動軸の
軸長方向に沿う気流を発生させる気流発生手段とを備え
ることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項２】請求項１において、上記気流発生手段は、
ハウジングの内周に摺接しつつ舵取駆動軸と一体に移動
するピストンを含むことを特徴とする電動式動力舵取装
置。
【請求項３】請求項２において、上記ピストンの外周に
は、ハウジングの内周に摺接する一方向シールが設けら
れることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項４】請求項１，２又は３において、上記気流発
生手段は、ハウジングから露出する舵取駆動軸の端部を
取り囲んで伸縮するベローズを含むことを特徴とする電
動式動力舵取装置。
【請求項５】請求項４において、上記ハウジング内から
ベローズ内への空気の流入のみを許容する第１の逆止弁
と、ベローズ内から外部への空気の排出のみを許容する
第２の逆止弁とをさらに備えることを特徴とする電動式
動力舵取装置。
【請求項６】請求項１ないし５の何れか一つにおいて、
上記操舵軸を貫通してハウジング内を外部に連通させる
通風路をさらに備えることを特徴とする電動式動力舵取
装置。
【請求項７】請求項６において、上記通風路の両端のポ
ートの少なくとも一方に設けられ、通風路を介するハウ
ジング内への空気の吸入のみを許容する逆止弁をさらに
備えることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項８】請求項１ないし７の何れか一つにおいて、
上記電動モータは、ハウジング内又はハウジング内に連
なって上記気流を導く通風路内に臨むことを特徴とする
電動式動力舵取装置。