JP2018111343A - 電動パワーステアリングシステム用のモータ - Google Patents

Abstract

【課題】
モータ内部に侵入した水に対する信頼性を向上させることである。
【解決手段】。
本発明に係る電動パワーステアリングシステム用のモータは、車両のラック軸よりも下方に配置される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、回転トルクを生じさせるための磁気回路部と、前記磁気回路部を収納する収納空間を形成するケースと、前記ケースの外部と繋がっておりかつ前記収納空間を経由しない第１水路を形成する水路形成部と、前記水路内に配置されかつ水分を検出する水センサと、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電動パワーステアリングシステム用のモータに関し、特に水がある環境で使用される車両に用いられる電動パワーステアリングシステム用のモータに関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００８−２２２１６５号公報が開示され、本特許文献には、モータ内部に侵入した水が凍結した場合に発生する凍結ロックを防止するために水センサをモータ内に配置することが記載されている。

しかしながら、モータの取付相手先の水侵入に対しての考慮が充分になされていない。

特開２００８−２２２１６５号公報

本発明の課題は、モータ内部に侵入した水に対する信頼性を向上させることである。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動パワーステアリングシステム用のモータは、車両のラック軸よりも下方に配置される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、回転トルクを生じさせるための磁気回路部と、前記磁気回路部を収納する収納空間を形成するケースと、前記ケースの外部と繋がっておりかつ前記収納空間を経由しない第１水路を形成する水路形成部と、前記水路内に配置されかつ水分を検出する水センサと、を備える。

本発明により、電動パワーステアリングシステム用のモータに侵入する水に対する信頼性を向上させることができる。

ラックアシスト型の電動パワーステアリングシステム構成図である。 ＥＣＵ一体型モータ３０５の外観斜視図である。 ＥＣＵ一体型モータ３０５の回転軸を通る平面から見た断面図である。 第１水路８１の構成を説明するためのＥＣＵ一体型モータ３０５の部分拡大図である。 第２実施形態に係るＥＣＵ一体型モータ３０５の部分拡大図である。 水センサ８の検出原理を示したブロック回路図である。

以下、本発明の実施形態を図１から図６を用いて説明する。

図１は、ラックアシスト型の電動パワーステアリングシステム構成図である。

電動パワーステアリングシステムは、運転者がハンドル３００の操作を行った場合、その操舵力をラックケース３０１に設けられたモータによりアシストするものである。電動パワーステアリングシステムは、モータ軸の延長上には減速機を介してラック軸を直線運動に変換する構造となっている。

ハンドル３００を運転者が操作するとトルクセンサ（図示せず）からＥＣＵ一体型モータ３０５に対して駆動信号が出力される。その信号を基に、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）はモータに駆動電流を通電し、モータが回転する。本実施形態では、ＥＣＵとモータを一体型としたが、ＥＣＵと別体に構成されたモータであってもよい。

ＥＣＵ一体型モータ３０５の回転軸上には、ラック軸３０２と回転軸との間に減速機が配置され、回転軸の動力をラック軸３０２を左右に動かす直線運動に変換するものである。減速機は、減速機ケース３０４内に収納される。この動作によりタイヤ３０３が左右に首ふりを行う。

図１は、電動パワーステアリングシステムの全体構造を車両の前方から見た状態を示しているが、ＥＣＵ一体型モータ３０５がラック軸３０２よりも路面側に配置された場合を示している。この場合、ラック軸３０２とラックケース３０１の接続部に配置されるゴムブーツ（図示せず）が破損した場合に、海水や雨水等が侵入し最も低い部分になる減速機ケース３０４に溜まり、減速機の錆びや、海水と一緒に進入する砂等のコンタミにより減速機の機能を損傷する可能性が有る。

そこで、図示したようなモータの回転軸がラック軸３０２よりも路面側の低い位置に配置される構造において、減速機ケース３０４内に侵入した泥水を検出する機能が必要である。

図２に、その機能を持たせたＥＣＵ一体型モータ３０５の構造について説明する。図２は、ＥＣＵ一体型モータ３０５の外観斜視図である。

ＥＰＳモータ２００は、ハウジング３と、フロントブラケット２と、シャフト先端部分にプーリ１と、を有する。

フロントブラケット２には水路入口８０が設けられている。また、プーリ１とは反対側には制御基板及び駆動素子から構成されるＥＣＵ１００が配置されている。制御基板及びパワー素子は、ＥＣＵケース１０１で外周側を覆われている。また、制御基板への電源供給を行うためのコネクタ１０２が、プーリ１とは反対側に設けられている。

図示していないが、ＥＰＳモータ２００のフロントブラケット２は、図１に示された減速機ケース３０４に対して、シール溝１３にシール材（図示せず）を用いて防水機能を持たせて固定されている。

前述した水路入口８０は、シール溝１３の内周側に配置されると共に、ハウジング３の外周部に設けられた第１水路８１に繋がっている。詳細については図３及び図４で説明する。

前述したラックケース３０１とラック軸３０２の繋ぎ部分に設けられる防水用ゴムブーツ（図示せず）は、経年劣化や機械的な衝撃によって破損する恐れがある。その場合、ゴムブーツ部から海水や砂が侵入した場合、先に説明した減速機部の錆びや機械的なロックを引き起こす可能性が有る。

この対策として、ギアの部分にはグリスを塗ることで錆の発生を遅らせるようにしているが、完全な防錆を実現することは困難である。また、砂等のコンタミに対しては防御が難しい。

図３を用いてＥＣＵ一体型モータ３０５の構造について説明する。図３は、ＥＣＵ一体型モータ３０５の回転軸を通る平面から見た断面図である。

モータ構造としては一般的な３相のブラシレスモータであり、回転子としてはシャフト先端には減速用のプーリ１、磁気回路部分としてはロータコア１０の外周部に永久磁石１１、その外周部にステンレス製のカバー（図示せず）が設けられている。

この回転子の外周部には、ステータコア４に絶縁用のボビン５を介してコイル６が巻装されている。このステータコア４はハウジング３に焼嵌めで固定されている。

このハウジング３にはステータコア４が焼嵌めされる穴とは別に第１水路８１を構成する貫通穴が長手方向に設けられている。

前述した回転子は、シャフト先端部のプーリ１と磁気回路の間にフロントベアリング７が設けられる。フロントベアリング７は、フロントブラケット２に固定され、回転可能に支持されている。

また、このフロントブラケット２には、第１水路８１と繋がる水路入口８０が設けられている。第１水路８１であってＥＣＵ１００に近い側には、この第１水路８１を伝わってくる水を検出するための水センサ８が設けられている。

水センサ８は、導電体の電線２本で構成されており、水と接する部分の導電部８ａと制御基板に接続される側の接続端子８ｂから成っている。接続端子８ｂはＥＣＵ１００に設けられた制御基板に電気的に接続されている。また、水センサ８は、第１水路８１に対しては、シール材で防水しＥＣＵ１００側に水が入らない構造としている。

図４は、第１水路８１の構成を説明するためのＥＣＵ一体型モータ３０５の部分拡大図である。

水路入口８０は、減速機ケース３０４に対してＥＣＵ一体型モータ３０５のシール溝１３の内周側に設けることで、減速機内に侵入した水を導入できるようにしたものである。

また水路入口８０は、ＥＣＵ一体型モータ３０５がＥＰＳシステムとして組まれた状態で、図示したようにモータシャフトの軸中心より下面側に配置されるように構成している。

更に水路入口８０からはフロントブラケット２の外径側に延びる水路が形成されており、その先端部は止水部１２で封止されると共に、止水部１２より内周側からはハウジング３の軸方向に向けて水路が構成され、ハウジング３に設けられた第１水路 ８１に接続されている。

フロントブラケット２とハウジング３との接触面には、シール材９を介して接続され、フロントブラケット２とハウジング３との間から第１水路８１への水の浸入を抑制している。

先に述べたように、ラックケース３０１の先端部分に設けられたゴムブーツ部およびその他のシール部の不具合により泥水がラックケース３０１内に侵入した場合、ラックケース３０１に接続される減速機ケース３０４がラックケース３０１よりも低い部分に配置されているため、泥水は減速機ケース３０４に導かれる。

減速機ケース３０４にはＥＣＵ一体型モータ３０５が接続されているため、水が沢山入った場合にはモータシャフトを通じて、ＥＣＵ一体型モータ３０５内部に泥水が侵入してくる可能性もある。それを防止するためには、モータシャフトの位置よりも地面に近い側で水の侵入を検出できる手段が有効である。

また、減速機も大量の水が入ってしまい錆びの問題も発生するため、水の検出は、水が浸入してから、なるべく早い時期に為されるほうが良い。

そこで減速機ケース３０４とＥＣＵ一体型モータ３０５のシール部に近いＥＣＵ一体型モータ３０５の内周側に侵入した水が通れる水路を磁気回路部とは異なった独立した貫通穴でハウジング３に設ける。さらに、水を検出する水センサ８は制御基板に近い部分に配置することで、部品コストと作り易さの両立を図った構造とした。

これにより、ラックケース３０１内に侵入した水は第１水路８１を通って、水センサ８で検出できる。ＥＣＵ１００側では水を検出すると運転者に警報を出すと共に、上位システムで決められたシーケンスの動作を行う。

なお、本実施形態では第１水路８１はハウジング３に形成されているが、ハウジング３とは別に形成された水路形成体を用いてハウジング３の外周面に固定しても良い。

また本実施形態ではコイル６等の磁気回路部の収納空間を形成するハウジング３とフロントブラケット２を組合せることによりケースとして機能させているが、フロントブラケット２をハウジング３に一体にすることでケースとして機能させてもよい。

図５は、第２実施形態に係るＥＣＵ一体型モータ３０５の部分拡大図である。この実施例は、減速機側の水とＥＣＵ一体型モータ３０５内部への侵入してきた水の両方が検出できるように、ＥＣＵ一体型モータ３０５の磁気回路部分と第１水路８１を貫通できる第２水路８２を新規に設けたものである。その他の部分は図４と同じため詳細な説明は省略する。

第２水路８２は、ハウジング３においてコイル６よりも下方側に形成される。これにより、ＥＣＵ一体型モータ３０５の内部に侵入した水がコイル６に接触する前に第２水路８２を介して第１水路８１に流れ、ＥＣＵ一体型モータ３０５の信頼性をより向上させることができる。

またラックケース２０１側とＥＣＵ一体型モータ３０５側の水侵入を１個の水センサ８で検出できるため、センサのコスト低減が図れる。

図６は、水センサ８の検出原理を示したブロック回路図である。

水センサ８は、導電線２本で構成されそれぞれの電線を電気的に絶縁する樹脂８ｍでモールドされている。水を検出する導電部８ａ１及び導電部８ａ２側は、錆びないように金メッキを施している。一方、反対側の接続端子８ｂ１及び接続端子８ｂ２は制御基板に接続される。

制御基板側では、２個の直列抵抗で電源電圧を分圧した回路にそれぞれ接続され、中間電位となる電圧がマイコンのＡ／Ｄコンバータの端子に接続されている。この回路において、導電部８ａ１及び導電部８ａ２に水や塩水が無い状態では、マイコンに接続される電圧は電源電圧を分圧抵抗から決まる値が入力されている。

しかし、塩水等が導電部８ａ１と導電部８ａ２を短絡させた場合、Ａ／Ｄコンバータに入力される電圧は、変化するためマイコン側で常にＡ／Ｄコンバータの信号をサンプリングすることで、水の浸入を検出することが出来る。

この時、水と塩水では抵抗値が異なるので、抵抗Ｒ２との並列抵抗が変わるため、Ａ／Ｄコンバータの電圧値で何が入ってきたのかおおよその見当をつけることが出来る。

本実施形態で示したようにフロントブラケット２とハウジング３に水の経路（第１流路８１または第２流路８２）を設け、水センサをＥＣＵに最も近い部分に配置することで、センサの構造をシンプルにすることが出来る効果が有る。

また、ハウジング３に設けた第１水路８１とＥＣＵ一体型モータ３０５内部と第１水路８１を接続した第２流路８２を設けることで、減速機側に入った水と、モータ側に入った水のどちらも検出できることから、水センサのコスト低減が可能になる。

１…プーリ、２…フロントブラケット、３…ハウジング、４…ステータコア、５…ボビン、６…コイル、７…フロントベアリング、８…水センサ、８ａ…導電部、８ａ１…導電部、８ａ２…導電部、８ｂ…接続端子、８ｂ１…接続端子、８ｂ２…接続端子、８ｍ…樹脂、９…シール部、１０…ロータコア、１１…永久磁石、１２…止水部、１３…シール溝、８０…水路入口、８１…第１水路、８２…第２水路、１００…ＥＣＵ、１０１…ＥＣＵケース、１０２…コネクタ、２００…ＥＰＳモータ、３００…ハンドル、３０１…ラックケース、３０２…ラック軸、３０３…タイヤ、３０４…減速機ケース、３０５…ＥＣＵ一体型モータ

Claims (5)

1. 車両のラック軸よりも下方に配置される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、
   回転トルクを生じさせるための磁気回路部と、
   前記磁気回路部を収納する収納空間を形成するケースと、
   前記ケースの外部と繋がっておりかつ前記収納空間を経由しない第１水路を形成する水路形成部と、
   前記水路内に配置されかつ水分を検出する水センサと、を備える電動パワーステアリングシステム用のモータ。
2. 請求項１に記載される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、
   前記第１水路は、前記ケースの円周上の一部分に軸方向に沿って設けられ、かつ当該モータの最下部に相当する部分に配置される電動パワーステアリングシステム用のモータ。
3. 請求項１または２に記載される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、
   前記磁気回路部を制御する制御回路を有するコントロールユニットを有し、
   前記コントロールユニットは、回転軸方向に沿って前記磁気回路部と対向する位置に配置され、
   前記水センサは、前記磁気回路部よりも前記コントロールユニットに近い位置に配置される電動パワーステアリングシステム用のモータ。
4. 請求項１ないし３に記載されるいずれかの電動パワーステアリングシステム用のモータであって、
   前記水路形成部は、前記収納空間と前記第１水路とを繋ぐ第２水路を形成する電動パワーステアリングシステム用のモータ。
5. 請求項４に記載される電動パワーステアリングシステム用のモータであって、
   前記第２水路は、当該第２水路と前記収納空間を繋ぐ入口部が前記磁気回路部を構成するコイルよりも下方に設けられるように形成される電動パワーステアリングシステム用のモータ。

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