JP2017051050A - 駆動装置、及び、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水および異物を含む不純水の浸入を防ぐことの可能な駆動装置を提供する。【解決手段】 駆動装置２が備えるステータ２２およびロータ２３は、ハウジング２１に収容される。突部２４は、ハウジング２１のうちロータ２３の軸方向の一方に位置する外壁面２７１から外気側へ突出する。小径プーリ１１は、突部２４に設けられた孔２４１を通り外気側へ突出したシャフト１０の端部に設けられる。オイルシール２５は、突部２４の孔２４１の内周壁とシャフト１０の外壁との間をシールする。これにより、ハウジング２１の外壁面２７１に付着した不純水がその外壁面２７１を伝って重力方向下側へ落ちる場合、その不純水は突部２４の外周を伝うので、オイルシール２５への不純水の付着が抑制される。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置、及び、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、運転者によるステアリング操作をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。
特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置は、ラックシャフトとそのラックシャフトに設けられたボールねじ機構とを収容するラックハウジングにモータが取り付けられている。モータケースから突出したモータシャフトは、ラックハウジングの内側に挿入されている。ラックハウジングの内側で、モータシャフトの先端に固定されたプーリと、ボールねじ機構とにベルトが巻きかけられている。モータのトルクは、モータシャフトから、プーリ、ベルトおよびボールねじ機構を経由してラックシャフトに伝達される。これにより、運転者によるステアリング操作が、モータのトルクによりアシストされる。

この電動パワーステアリング装置は、ラックハウジングとモータケースとの接続箇所に環状の第１パッキンおよび第２パッキンを備えている。この第１パッキンおよび第２パッキンは、ラックハウジングの外部から内側に砂および泥などの異物を含む水（以下「不純水」という）が浸入することを防いでいる。

特開２０１５−９３５１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、ラックハウジングの両端に設けられたブーツが、車両走行中の異物による衝撃または経時劣化などにより破れると、そこからラックハウジングの内側に不純水が浸入することが懸念される。その場合、ラックハウジングの内側に溜った不純水が、そこからさらにモータシャフトが挿通するモータケースの孔を通り、モータケースの内側へ浸入すると、モータ内部で発生する錆による機械的ロック、又は、通電のショートなどが生じるおそれがある。

また、モータが、通電を制御する制御部を一体に備えたものである場合、その制御部が有する電子回路が故障すれば、例えば電動パワーステアリング装置の停止など、種々の問題が発生することが懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水および異物を含む不純水の浸入を防ぐことの可能な駆動装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することである。

第１発明によると、駆動装置は、ステータ、ロータ、シャフト、ハウジング、突部、動力伝達部材およびシール部材を備える。ロータは、ステータに対し回転可能に設けられる。シャフトは、ロータと共に回転する。ハウジングは、ステータおよびロータを収容する。突部は、ハウジングのうちロータの軸方向の一方に位置する外壁面から外気側へ突出する。動力伝達部材は、円筒状であり、突部に設けられた孔を通り外気側へ突出したシャフトの端部に設けられる。シール部材は、突部の孔の内周壁とシャフトの外壁との間をシールする。

これにより、ハウジングのうちロータの軸方向の一方に位置する外壁面に不純水が付着し、その不純水がそのハウジングの外壁面を伝って重力方向下側へ落ちる場合、その不純水は突部の外周を伝うので、突部の孔の内側に不純水が入ることが抑制される。そのため、突部の孔の内側に設けられたシール部材への不純水の付着が抑制されるので、シール部材が不純水に含まれる異物によって摩耗することが抑制される。したがって、この駆動装置は、ハウジングの内側に不純水が浸入することを防ぐことができる。

第２発明は、電動パワーステアリング装置の発明である。この電動パワーステアリング装置は、第１発明の駆動装置に加え、ギア機構部、ギアハウジングおよびベルトを備える。ギアハウジングは、ギア機構部を収容する。駆動装置が備えるハウジングのうちロータの軸方向の一方に位置する外壁面は、ギアハウジングに設けられた開口部に取り付けられる。ベルトは、動力伝達部材とギア機構部とに巻き掛けられる。
これにより、第２発明は、第１発明と同様の作用効果を奏することが可能である。

本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の模式図である。 図１のＩＩ部分の拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 本発明の第２実施形態による駆動装置の側面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図３に示す。第１実施形態の電動パワーステアリング装置１は、運転者のステアリング操作を駆動装置２のトルクによりアシストするものである。
図１に示すように、運転者がステアリングホイール３を操舵する回転運動はステアリングシャフト４からピニオンギア５に伝達され、そこに噛合うラックシャフト６の直線運動に変換される。ラックシャフト６の両端には、ポールジョイント７およびタイロッド８を経由して操舵輪９が接続されている。ラックシャフト６の軸方向の変位量に応じて操舵輪９が操舵される。

駆動装置２は、運転者がステアリングホイール３を操舵する際にステアリングシャフト４に作用するトルク、及び、車両の車速情報などに基づき、操舵をアシストするためのトルクを出力する。この駆動装置２のトルクは、駆動装置２が備えるシャフト１０に固定された小径プーリ１１からベルト１２を介して、ラックシャフト６に設けられた大径プーリ１３に伝達される。大径プーリ１３のトルクは、大径プーリ１３の径方向内側に設けられた図示していないボールねじ機構部によりラックシャフト６の直線運動に変換される。これにより、駆動装置２は、運転者のステアリング操作をアシストすることが可能である。
なお、本実施形態の小径プーリ１１は、特許請求の範囲に記載の「動力伝達部材」の一例に相当する。また、本実施形態の大径プーリ１３およびボールねじ機構部は、特許請求の範囲に記載の「ギア機構部」の一例に相当する。

上述した小径プーリ１１、ベルト１２、大径プーリ１３およびボールねじ機構部などは、ギアハウジング１４に収容されている。また、ラックシャフト６は、ほぼ筒状のラックハウジング１５に収容されている。ギアハウジング１４とラックハウジング１５とは一体に構成されていてもよく、または別部材で構成されていてもよい。ラックハウジング１５の両端には、ゴムまたは樹脂などから蛇腹状に形成されたブーツ１６が設けられている。ブーツ１６は、その内側にグリスを保持すると共に、外部からラックハウジング１５およびギアハウジング１４の内側に砂および泥などの異物を含む水（不純水）等が浸入することを防いでいる。

図２に示すように、駆動装置２は、モータ部２０と制御部４０とが一体に構成されたものである。モータ部２０は、例えばブラシレスモータであり、ハウジング２１、ステータ２２、ロータ２３、シャフト１０、突部２４およびシール部材としてのオイルシール２５などを備えている。
制御部４０は、制御回路が形成された基板４１およびカバー４２などを備えている。基板４１に形成された制御回路には、インバータ回路、マイコン４３および回転角センサ４４などが実装されている。制御部４０は、ステータ２２またはロータ２３に巻かれたコイル２６への通電を制御する。

ここで、本実施形態の駆動装置２は、シャフト１０の中心軸Ｏ１が、ラックシャフト６に設けられた大径プーリ１３の中心軸Ｏ２よりも重力方向上側に位置するように配置される。図１から図３において、重力方向の上下を矢印により示している。
なお、図１から図３では、小径プーリ１１が大径プーリ１３の真上に配置されている態様を示しているが、小径プーリ１１は大径プーリ１３の真上に限らず、斜め上に配置されていてもよい。
また、駆動装置２は、車両に搭載された際に、シャフト１０の中心軸Ｏ１が重力方向に対して交差するように設置される。

ハウジング２１は、有底筒状に形成され、円盤状のフレームエンド２７と、そのフレームエンド２７の外縁に接続する筒状のモータケース２８とから構成されている。なお、ハウジング２１は、フレームエンド２７とモータケース２８とが一体に構成されたものであってもよく、または、それらが別部材から構成されたものであってもよい。モータケース２８の制御部４０側には、仕切板２９が固定されている。仕切板２９は、モータ部２０と制御部４０とを仕切るものである。

ステータ２２は、磁性体から円筒状に形成され、モータケース２８の内側に固定されている。ステータ２２の周方向に配設された図示していない複数のスロットにコイル２６が巻かれている。コイル２６から取り出された取出線３０は、制御部４０の基板４１に設けられた制御回路に電気的に接続されている。制御回路から取出線３０を介してコイル２６に通電されると、ステータ２２はロータ２３を回転させる回転磁界を生じる。

ロータ２３は、磁性体から円筒状に形成され、ステータ２２の径方向内側に設けられている。ロータ２３には、異種の磁極が周方向に交互に着磁されている。ロータ２３は、ステータ２２に対し相対回転可能であり、ステータ２２が生成する回転磁界に応じて正逆回転する。
シャフト１０は、ロータ２３の回転中心に固定されている。シャフト１０は、出力側の端部がフレームエンド２７に設けられた軸受３１に回転可能に支持され、制御部４０側の端部が仕切板２９に設けられた軸受３２に回転可能に支持されている。これにより、シャフト１０は、ロータ２３と共に回転する。

駆動装置２のハウジング２１は、ギアハウジング１４に設けられた開口部１７に対し、ボルト１８などにより固定されている。ハウジング２１を構成するフレームエンド２７のうちロータ２３の軸方向の一方に位置する外壁面２７１（以下、「フレームエンド２７の外壁面２７１」という）は、ギアハウジング１４の開口部１７からギアハウジング１４の内側の空間に露出している。
フレームエンド２７の外壁面２７１には、その中央部分からギアハウジング１４の内側の空間に突出する円筒状の突部２４が設けられている。突部２４は、その軸方向に通じる孔２４１を有する。その突部２４の孔２４１をシャフト１０が挿通している。

突部２４の孔２４１の内壁に、オイルシール２５が設けられている。オイルシール２５は、円筒状のシール本体２５１と、そのシール本体２５１から径方向内側に延びるリップ２５２を有する。シール本体２５１は、突部２４の孔２４１の内壁に圧入などにより固定される。リップ２５２は、シャフト１０の外壁に摺接する。これにより、オイルシール２５は、ハウジング２１の内側からギアハウジング１４の内側の空間へオイルなどが漏れることを防ぐと共に、ギアハウジング１４の内側の空間からハウジング２１の内側に不純水などが浸入することを防いでいる。

フレームエンド２７の外壁面２７１に設けられた突部２４の孔２４１からギアハウジング１４の内側の空間に突出したシャフト１０の端部に小径プーリ１１が固定されている。この小径プーリ１１と、ラックシャフト６に設けられた大径プーリ１３とにベルト１２が巻き掛けられている。ベルト１２は、小径プーリ１１と大径プーリ１３との間で動力を伝達する。なお、図３では、小径プーリ１１の外径およびベルト１２の位置を一点鎖線で示している。

図２および図３に示すように、突部２４が有する孔２４１の内径をＡ、小径プーリ１１の外径をＢとする。このとき、両者の関係は、 Ａ＜Ｂ である。
また、小径プーリ１１側に巻き掛けられたベルト１２の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離をＣ、突部２４の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離をＤとする。このとき、両者の関係は、 Ｃ＞Ｄ である。

ここで、ラックハウジング１５の両端に設けられたブーツ１６が、車両走行中の異物による衝撃または経時劣化などにより破れた場合について検討する。その場合、例えば車両が浸水すると、ブーツ１６が破れた箇所から図２の二点鎖線Ｗで示した位置まで不純水が浸入することが考えられる。この状態で、駆動装置２が動作すると、ベルト１２によって不純水が掻き上げられ、図２および図３の破線の矢印Ｘに示すように、その不純水は遠心力により小径プーリ１１の径方向外側へ飛散する。そのため、不純水は、フレームエンド２７の外壁面２７１に付着する。

但し、小径プーリ１１の外径Ｂは、突部２４の孔２４１の内径Ａよりも大きいので、小径プーリ１１から飛散した不純水が、突部２４の孔２４１の内側のオイルシール２５に直接付着することが抑制される。
また、ベルト１２の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離Ｃは、突部２４の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離Ｄよりも大きいので、ベルト１２から飛散した不純水が、突部２４の外周に直接付着することが抑制される。即ち、突部２４の孔２４１の内側のオイルシール２５に不純水が直接付着することが抑制される。

フレームエンド２７の外壁面２７１に付着した不純水は、その外壁面２７１を伝って重力方向下側へ落ちる。このとき、不純水は突部２４の外周を伝うので、突部２４の孔２４１の内側に不純水が入ることが抑制される。そのため、オイルシール２５に不純水が付着することが抑制される。したがって、この駆動装置２は、不純水に含まれる異物によってオイルシール２５のリップ２５２およびシャフト１０の摩耗が急激に進むことを抑制することができる。

本実施形態の駆動装置２及び電動パワーステアリング装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態に駆動装置２は、フレームエンド２７の外壁面２７１から外気側へ突出する突部２４を備えている。オイルシール２５は、突部２４の孔２４１の内周壁とシャフト１０の外壁との間をシールする。
これにより、フレームエンド２７の外壁面２７１に不純水が付着し、その不純水がその外壁面２７１を伝って重力方向下側へ落ちる場合、その不純水は突部２４の外周を伝うので、突部２４の孔２４１の内側に不純水が入ることが抑制される。そのため、突部２４の孔２４１の内側に設けられたオイルシール２５への不純水の付着が抑制され、不純水に含まれる異物によってオイルシール２５のリップ２５２およびシャフト１０が摩耗することが抑制される。したがって、この駆動装置２は、ハウジング２１の内側に不純水が浸入することを防ぐことができる。

（２）第１実施形態では、突部２４が有する孔２４１の内径Ａは、小径プーリ１１の外径Ｂより小さい。
これにより、小径プーリ１１に巻きかけられたベルト１２により不純水が掻き上げられた場合でも、その不純水は遠心力により小径プーリ１１の径方向外側へ飛散するので、オイルシール２５に不純水が直接付着することを抑制することができる。

（３）第１実施形態では、駆動装置２は、ステータ２２またはロータ２３に巻かれたコイル２６への通電を制御する制御部４０を備える。
これにより、モータ部２０と制御部４０とを一体に備えた機電一体型の駆動装置２において、ハウジング２１の内側および制御部４０に不純水が浸入することを防ぐことができる。したがって、例えば制御部４０が有する制御回路の故障による電動パワーステアリング装置１の停止など種々の問題が発生することを防ぐことができる。

（４）第１実施形態の電動パワーステアリング装置１は、小径プーリ１１側に巻き掛けられたベルト１２の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離Ｃが、突部２４の外周とシャフト１０の中心軸Ｏ１との距離Ｄより大きい。
これにより、小径プーリ１１に巻きかけられたベルト１２によって不純水が掻き上げられた場合でも、その不純水は遠心力によりベルト１２の径方向外側へ飛散するので、突部２４の外周に不純水が直接付着することが抑制される。したがって、この電動パワーステアリング装置１は、駆動装置２のオイルシール２５への不純水の付着を抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４を参照して説明する。第２実施形態の駆動装置２は、突部２４の径方向の外壁に環状に設けられた溝部３３を備えている。また、この構成において、突部２４は、径方向の外壁から径方向外側へ環状に突出するフランジ部３４を備えているともいえる。
上述した電動パワーステアリング装置１に第２実施形態の駆動装置２を適用した際、ブーツ１６の破損などにより、ギアハウジング１４の内側に不純水が浸入した場合について検討する。この状態で駆動装置２が動作すると、ベルト１２によって不純水が掻き上げられ、フレームエンド２７の外壁面２７１に付着する。第２実施形態では、外壁面２７１に付着した不純水が下に落ちるとき、その不純水は溝部３３を伝って下に落ちる。

また、第２実施形態では、外壁面２７１に付着した不純水が突部２４の外周または溝部３３を伝って下に落ちるとき、その不純水は突部２４の外周からフランジ部３４を乗り越えて突部２４の孔２４１の内側に入ることが抑制される。そのため、この駆動装置２は、不純水が突部２４の孔２４１の内側に入ることを確実に抑制することができる。したがって、駆動装置２は、不純水に含まれる異物によってオイルシール２５のリップ２５２およびシャフト１０が摩耗することを抑制し、ハウジング２１の内側に不純水が浸入することを防ぐことができる。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、車両のラックシャフト６にトルクを伝達して運転者のステアリング操作をアシストする駆動装置２について説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置２は、車両のコラムシャフトにトルクを伝達して運転者のステアリング操作をアシストするものであってもよい。

（２）上述した実施形態では、駆動装置２のモータ部２０をブラシレスモータとして説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置２のモータ部２０は、ロータにコイルが巻かれたブラシ付きモータであってもよい。

（３）他の実施形態では、突部２４の外径を小径プーリ１１の外径Ｂより小さく形成してもよい。この構成によっても、小径プーリ１１から飛散した不純水は、突部２４の外周に直接付着することが抑制される。即ち、この構成によっても、突部２４の孔２４１の内側のオイルシール２５に不純水が直接付着することを抑制することができる。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

２ ・・・駆動装置
１０ ・・・シャフト
１１ ・・・小径プーリ（動力伝達部材）
２１ ・・・ハウジング
２２ ・・・ステータ
２３ ・・・ロータ
２４ ・・・突部
２５ ・・・オイルシール（シール部材）
２４１・・・孔
２７１・・・外壁面

Claims (7)

1. ステータ（２２）と、
   前記ステータに対し回転可能に設けられるロータ（２３）と、
   前記ロータと共に回転するシャフト（１０）と、
   前記ステータおよび前記ロータを収容するハウジング（２１）と、
   前記ハウジングのうち前記ロータの軸方向の一方に位置する外壁面（２７１）から外気側へ突出する突部（２４）と、
   前記突部に設けられた孔（２４１）を通り外気側へ突出した前記シャフトの端部に設けられる円筒状の動力伝達部材（１１）と、
   前記突部の前記孔の内周壁と前記シャフトの外壁との間をシールするシール部材（２５）と、を備えた駆動装置。
2. 前記突部が有する前記孔の内径（Ａ）は、前記動力伝達部材の外径（Ｂ）より小さい請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記突部の径方向の外壁に環状に設けられた溝部（３３）をさらに備える請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記突部の径方向の外壁から径方向外側へ環状に突出するフランジ部（３４）をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記ハウジングに固定され、前記ステータまたは前記ロータに巻かれたコイルへの通電を制御する制御部（４０）をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   ギア機構部（１３）と、
   前記ギア機構部を収容するギアハウジング（１４）と、
   前記ギアハウジングに設けられた開口部（１７）に対し、前記駆動装置が備える前記ハウジングのうち前記ロータの軸方向の一方に位置する前記外壁面が取り付けられた駆動装置と、
   前記動力伝達部材と前記ギア機構部とに巻き掛けられるベルト（１２）と、を備えた電動パワーステアリング装置。
7. 前記動力伝達部材側に巻き掛けられた前記ベルトの外周と前記シャフトの中心軸（Ｏ１）との距離（Ｃ）は、前記突部の外周と前記シャフトの中心軸との距離（Ｄ）より大きい請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。

Images