JP2009045968A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤハウジング内の熱を効果的に放出することができる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動モータに連結されたウォーム３と、ウォーム３に噛合し出力軸５に外嵌するウォームホイール７とからなるウォームギヤ対９を用いた電動アシスト機構を有する電動パワーステアリング装置において、ウォームギヤ対９を収納するギヤボックス１１の内壁に、複数の内側放熱フィン２３を形成し、ギヤボックス１１の外壁に、複数の外側放熱フィン２５を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関し、詳しくはそのウォームギヤ対を収納するギヤハウジングの放熱構造に関する。

ウォームギヤ減速機構を備えた電動パワーステアリング装置においては、ウォームギヤ対の回転伝達動作によって、ウォームとウォームホイールとの噛合部分から発熱が起こり、ウォームギヤ対を収納するギヤハウジング内に熱が蓄積される。この熱をギヤハウジング外部に放散するために、従来、ギヤハウジングの外壁に放熱フィンを形成したものがある（例えば特許文献１を参照）。
国際公開ＷＯ２００４／００２８０７Ａ１号公報

しかしながら、ギヤハウジングの外壁に放熱フィンを形成した従来の電動パワーステアリング装置では、放出すべき熱の発生源がギヤハウジング内部にあるため、十分な放熱効果が得られないという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、ギヤハウジング内の熱を効果的に放出することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ステアリングホイールの回動により発生した操舵トルクに応じて電動モータを駆動させ、該電動モータに連結されたウォームと該ウォームに噛合したウォームホイールとからなるウォームギヤ対を介して、操舵補助トルクを前記ウォームホイールに嵌合した出力軸に伝達する電動アシスト機構を有する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームギヤ対を収納するギヤハウジングの内壁に内側放熱フィンが形成され、前記ギヤハウジングの外壁に外側放熱フィンが形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ギヤハウジングは、前記ウォームホイールを収納するホイールハウジング部と前記ウォームを収納するウォームハウジング部とを有し、前記ホイールハウジング部は前記ウォームホイールの外周を包囲する包囲部を有し、該包囲部の内壁に前記内側放熱フィンが形成され、前記包囲部の外壁に前記外側放熱フィンが形成されていることが望ましい。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ギヤハウジングの車両上方部を塞ぐ上方ハウジング部を有し、該上方ハウジング部の内壁に前記内側放熱フィンが形成され、前記上方ハウジング部の外壁に前記外側放熱フィンが形成されていることが望ましい。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内の熱を効果的に放出することができる。

以下、本発明の第１及び第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を参照して説明する。

まず、第１及び第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の図示しない全体的構成について略述する。

コラムアシスト型電動パワーステアリング装置は、後端部にステアリングホイールを取り付けたステアリングシャフトと、ステアリングシャフトを内側で回動自在に支持する中空のステアリングコラム等を有し、ステアリングコラムに電動アシスト機構が連設されている。電動アシスト機構は、トーションバー等を介して互いに連結された入力軸及び出力軸、トルクセンサ、ウォームギヤ対、電動モータ等から構成されている。ウォームギヤ対はウォーム及びこれに噛合するウォームホイールからなる公知の減速機構である。ウォームの噛合歯は金属製であるが、噛合歯同士の衝突音等を抑えるため、ウォームホイールの噛合歯は樹脂製にしてある。

ピニオンアシスト型電動パワーステアリング装置は、前記電動アシスト機構をステアリングコラムよりも車両前方のラックとピニオンを収納するラックハウジング近傍に設けたものである。

第１及び第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、共にギヤハウジングの放熱構造に特徴があり、コラムアシスト型でもピニオンアシスト型でも良く、一方の型に限定されるものではない。

上述のような電動パワーステアリング装置は、車両走行時、ステアリングホイールの回動により発生した操舵トルクをトルクセンサにより検知し、検知した操舵トルクに応じて電動モータを駆動させ、その回転力を、ウォームギヤ対を介して操舵補助トルクとして出力軸に伝達する。

次に、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジングの放熱構造を中心に説明する。

図１は第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の横断面図である。

図示しない電動モータの回転軸１に連結したウォーム３は、出力軸５に外嵌したウォームホイール７と噛合している。ウォーム３及びウォームホイール７からなるウォームギヤ対９は、アルミ製のギヤハウジング１１に収納されている。ギヤハウジング１１は、ウォーム３を収納するウォームハウジング部１３と、ウォームホイール７を収納するホイールハウジング部１５とを有する。ウォームハウジング部１３とホイールハウジング部１５とは一体に形成されている。ウォーム３は、ウォームハウジング部１３内で２つの転がり軸受１７，１９により回転自在に支持されている。

ホイールハウジング部１５は、円板状のウォームホイール７の外周を包囲する包囲部２１を有する。包囲部２１は、ウォームハウジング部１３に連続する周の一部が欠けた円筒状部分であり、この円筒の中心軸はウォームホイール７の中心軸と一致している。

ウォームホイール７の外周面に対向している包囲部２１の内壁には、周に沿って略一定の間隔ごとに、ウォームホイール７の径方向内方に突出し、ウォームホイール７の軸方向に延びる複数の内側放熱フィン２３が放射状に形成されている。

また、包囲部２１の外壁には、周に沿って略一定の間隔ごとに、ウォームホイール７の径方向外方に突出し、ウォームホイール７の軸方向に延びる複数の外側放熱フィン２５が放射状に形成されている。

ウォームギヤ対９の回転伝達動作によって、ウォーム３とウォームホイール７との噛合部分から摩擦による発熱が起こる。一方、ギヤハウジング１１内には、ウォームホイール７の回転によって生ずる遠心力により、包囲部２１内壁へ向かう気流が発生する。ギヤハウジング１１内の加熱された空気が、前記気流となって包囲部２１内壁に達すると、内側放熱フィン２３により熱伝導が起こり、内部の空気が冷却される。さらに、包囲部２１即ちホイールハウジング部１５に移動した熱は、外壁に形成された外側放熱フィン２５により、外部に放散される。

第１実施形態によれば、ギヤハウジング１１外壁だけでなく、内壁にも放熱フィンを形成しているため、より高い放熱効果を得ることができる。放熱によりギヤハウジング１１内の雰囲気温度の上昇を抑えることができ、ウォームホイール７の樹脂製噛合歯の熱劣化を防ぐことができる。

なお、本実施形態における複数の内側放熱フィン２３及び外側放熱フィン２５は、略同一形状のフィンを、略一定の間隔で、包囲部２１の内壁全体及び外壁全体に亘って形成したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、各フィンの形状は同一である必要はなく、間隔も一定である必要はなく、また、包囲部２１の内壁全体及び外壁全体に亘って形成されている必要もない。包囲部２１の形状等を考慮し、各フィンを効果的に配置・形成すれば良い。

次に、第１実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジングの放熱構造について説明する。

図２は第１実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の横断面図である。

第１実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置は、上述した第１実施形態において放熱構造のみを変形したものであり、その他の構成は同じである。したがって、構成が同じ部分については重複する説明を省略し、図２に第１実施形態と同一の符号を示すにとどめる。

第１実施形態の変形例においては、複数の放熱フィンを、放射状に配列するのではなく、包囲部２１の周に沿ってグループごとに放熱フィンを並列させた構成としている。このような放熱フィンの配置でも、第１実施形態と同等の効果を十分に得ることができる。なお、放熱フィンを並列させる場合、放熱フィンのグループ数や各グループの形成箇所等は特に限定されない。

また、第１実施形態と同様、各フィンの形状は同一である必要はなく、間隔も一定である必要はない。さらに、第１実施形態のフィンと第１実施形態の変形例のフィンとを組み合わせて配設しても良い。

次に、第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジングの放熱構造について説明する。

図３（ａ）は第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）における上方ハウジング部の下面図、図３（ｃ）は図３（ａ）における上方ハウジング部の上面図である。ここで、図３（ａ）の上下方向は、車両上下方向と一致しているとは限らない。即ち、実際に車両に搭載された電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構は、図３（ａ）に示されている向きの配置に限定されず、出力軸が斜めになるように配置することもできる。

第２実施形態は、第１実施形態と放熱構造以外の構成は略同じである。したがって、構成が同じ部分については重複する説明を省略し、図３に第１実施形態と同一の符号を示すにとどめる。

第２実施形態において、ギヤハウジング１１は、ギヤハウジング１１の車両上方部を塞ぐ上方ハウジング部２７を有する。上方ハウジング部２７は、上部が円筒状で下部がフランジ状であり、ホイールハウジング部１５とウォームハウジング部１３の上端部分に取り付けられている。上方ハウジング部２７の内壁に複数の内側放熱フィン２９が形成され、上方ハウジング部２７の外壁に複数の外側放熱フィン３１が形成されている。内側及び外側放熱フィン２９，３１は共に放射状に配列されている。

なお、ウォームホイール７は、出力軸５に外嵌する芯金７ａと、芯金７ａの外周部分に固着した樹脂ギヤ７ｂとからなる。また、符号３３で示される部材はトーションバー、符号３５で示される部材はトルクセンサのコイルである。

以下に放熱フィンの構成をより詳しく述べる。上方ハウジング部２７は、その内壁に形成された円環状の下面部３７と、下面部３７に連続して、下面部３７の径方向外方に形成された円環状の下方突出部３９とを有する。下面部３７及び下方突出部３９はウォームホイール７と中心軸が一致している。下面部３７には、周方向に略一定の間隔で、下方に突出すると共に下方突出部３９内周面から径方向内方に延びる複数の内側放熱フィン２９が形成されている。

また、上方ハウジング部２７は、その外壁に形成された上面部４１と、上面部４１に連続して、上面部４１の径方向内方に形成された上方段部４３とを有する。上面部４１には、周方向に略一定の間隔で、上方に突出すると共に上方段部４３外周面から径方向外方に延びる複数の外側放熱フィン３１が形成されている。

第１実施形態において述べたように、ギヤハウジング１１内で加熱された空気は、気流となってウォームホイール７の外周に向かう。この気流は、径方向外方を包囲するギヤハウジング１１の側壁に当たることで方向が切り替えられ、図３（ａ）に矢印で示すように、上方へ向かう。気流が上昇して上方ハウジング部２７内壁に形成された内側放熱フィン２９に達すると、熱伝導が起こり、内部の空気が冷却される。さらに、上方ハウジング部２７に移動した熱は、外壁に形成された外側放熱フィン３１により、外部に放散される。

第２実施形態によれば、ギヤハウジング１１外壁だけでなく、内壁にも放熱フィンを形成しているため、より高い放熱効果を得ることができる。放熱によりギヤハウジング１１内の雰囲気温度の上昇を抑えることができ、ウォームホイール７の樹脂製噛合歯の熱劣化を防ぐことができる。

なお、第１実施形態と同様、各フィンの形状は同一である必要はなく、間隔も一定である必要はない。

次に、第２実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のギヤハウジングの放熱構造について説明する。

図４（ａ）は第２実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の縦断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）における上方ハウジング部の下面図、図４（ｃ）は図４（ａ）における上方ハウジング部の上面図である。
ここで、図４（ａ）の上下方向は、車両上下方向と一致しているとは限らない。即ち、実際に車両に搭載された電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構は、図４（ａ）に示されている向きの配置に限定されず、出力軸が斜めになるように配置することもできる。

第２実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置は、上述した第２実施形態において放熱構造のみを変形したものであり、その他の構成は同じである。したがって、構成が同じ部分については重複する説明を省略し、図４に第２実施形態と同一の符号を示すにとどめる。

第２実施形態の変形例においては、複数の内側放熱フィン２９を、放射状に配列するのではなく、周方向にグループに分けて下面部３７に形成し、グループごとに内側放熱フィン２９を並列させた構成としている。また、外側放熱フィン３１も放射状ではなく、並列させた構成としている。個々の内側及び外側放熱フィン２９，３１の形状等は第２実施形態と同様である。このような放熱フィンの配置でも、第２実施形態と同等の効果を十分に得ることができる。なお、放熱フィンを並列させる場合、放熱フィンのグループ数や各グループの形成箇所等は特に限定されない。

また、第１実施形態と同様、各フィンの形状は同一である必要はなく、間隔も一定である必要はない。さらに、第２実施形態のフィンと第２実施形態の変形例のフィンとを組み合わせて配設しても良い。

以上のように、上記各実施形態によれば、電動パワーステアリング装置のギヤハウジング内の熱を効果的に放出することができる。ウォームギヤ対の噛合部分が高温になることを防ぐことで、樹脂製噛合歯の強度低下、潤滑剤の劣化等に起因する噛合部分の摩擦増加も防ぐことができる。したがってまた、樹脂製噛合歯の磨耗や、ギヤ効率の低下を防ぐことができ、ウォームギヤ対の長寿命化を達成することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々変形可能である。また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施することも可能である。

第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の横断面図である。 第１実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の横断面図である。 （ａ）は第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）における上方ハウジング部の下面図、（ｃ）は（ａ）における上方ハウジング部の上面図である。 （ａ）は第２実施形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤ減速機構部分の縦断面図、（ｂ）は（ａ）における上方ハウジング部の下面図、（ｃ）は（ａ）における上方ハウジング部の上面図である。

符号の説明

３・・・・ウォーム
５・・・・出力軸
７・・・・ウォームホイール
９・・・・ウォームギヤ対
１１・・・・ギヤハウジング
２３，２９・・・・内側放熱フィン
２５，３１・・・・外側放熱フィン

Claims (4)

1. ステアリングホイールの回動により発生した操舵トルクに応じて電動モータを駆動させ、該電動モータに連結されたウォームと該ウォームに噛合したウォームホイールとからなるウォームギヤ対を介して、操舵補助トルクを前記ウォームホイールに嵌合した出力軸に伝達する電動アシスト機構を有する電動パワーステアリング装置において、
   前記ウォームギヤ対を収納するギヤハウジングの内壁に内側放熱フィンが形成され、前記ギヤハウジングの外壁に外側放熱フィンが形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ギヤハウジングは、前記ウォームホイールを収納するホイールハウジング部と前記ウォームを収納するウォームハウジング部とを有し、
   前記ホイールハウジング部は前記ウォームホイールの外周を包囲する包囲部を有し、該包囲部の内壁に前記内側放熱フィンが形成され、前記包囲部の外壁に前記外側放熱フィンが形成されている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。
3. 前記ギヤハウジングは、該ギヤハウジングの車両上方部を塞ぐ上方ハウジング部を有し、該上方ハウジング部の内壁に前記内側放熱フィンが形成され、前記上方ハウジング部の外壁に前記外側放熱フィンが形成されている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。
4. 前記ギヤハウジングは、該ギヤハウジングの車両上方部を塞ぐ上方ハウジング部を有し、該上方ハウジング部の内壁に上方内側放熱フィンが形成され、前記上方ハウジング部の外壁に上方外側放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

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