JP3625422B2 - 電動パワーステアリング装置用モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向ハンドルと操向車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生するパワーステアリング装置に関するものであり、特に電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置用モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、操舵ハンドルの操舵力を軽減する装置として多用されている自動車用電動パワーステアリング装置は、ステアリングギアアッセンブリに装着されたモータの駆動力により操舵力を助成する。車速、操舵力等の操舵情報に応じてコントロールユニットから出力された制御信号に基づく電流によりモータを駆動する。低速走行時にはモータ電流を大きくし、この制御された電流によりモータを駆動し、ステアリングギアアッセンブリのピニオンギアを回転させ操舵力の助成を行い、軽快な操舵力とし、車速の上昇に伴ってモータ電流を漸減させて適切な操舵力を得るようにしている。
【０００３】
例えば、図６および図７に示す従来の電動パワーステアリング装置用のモータ１は、ヨーク２と、これにネジ３で締め付けられて合体したハウジング本体４とからなるハウジング５を有する。回転軸６は両端のベアリング７を介してヨーク２とハウジング本体４とに軸支され、回転軸６にはこれと一体回転するアーマチャ８が設けられる。９はハウジング５内に雨水が浸入しないようにヨーク２とハウジング本体４との間に圧入して設けたグロメット、１０はグロメット９を貫通しブラシ１１を介してアーマチャ８にバッテリからの電流を通電するリードワイヤである。１２は回転軸６の一端に設けたボスで、回転軸６のトルクを図示しない操舵ハンドルの駆動力を助成するように出力する。
【０００４】
ブラシ１１は図６に示すように、スプリング１３のばね力により整流子１４に圧接するように設けられ（例えば、４カ所）、ブラシホルダ装置１５により支持される。すなわち、ブラシホルダ装置１５は各ブラシ１１の外側を覆うように設けた金属ブラシホルダ１６と、ハウジング５に対して金属ブラシホルダ１６を位置決め固定する合成樹脂材の如き絶縁材で形成した樹脂ブラシホルダ１７（例えば、１カ所）とからなる。なお、１８は金属プレートを示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、係る構成よりなる電動パワーステアリング装置用モータ１では、運転者が操舵ハンドルで操舵を継続して行った場合、リードワイヤ１０からブラシ１１，整流子１４を介してアーマチャ８に通電されることで、回転軸６が回転する。このとき、ブラシ１１が通電電流によって発熱してモータの焼損を生ずる恐れがある。これを回避する見地からモータに通電する電流の低下率を大きくして発熱を抑制する必要がある。
しかし、操舵補助トルクの時間に対する変動率（減少率）を大きくすると、助成力が低下するので比較的短時間に操舵トルクが増大してしまい、低速時での操舵フィーリングを損なう恐れがある。
焼損防止を達成する手法として、モータ１自体の形状を大型化して熱容量を向上させることが考えられるが、ブラシ１１が整流子１４に摺接する機械的摩擦音による騒音レベルが大きく、アーマチャ８等に起因する慣性モーメントの増大による操舵力助成制御システムの精度が低下してしまうといった点で不利となる欠点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みて工夫されたものであって、例えば低速時、電動パワーステアリング装置を継続的に使用する状況下においても、ブラシの発熱によってモータを焼損することなく操舵補助トルクを継続的に維持してモータへの通電特性の持続性がある電動パワーステアリング装置用モータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、次の構成を有する。すなわち、請求項１記載に係る発明は、操舵ハンドルと操舵車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置用モータであって、前記モータのハウジング内の整流子に弾性的に接触するブラシと、前記ハウジングに固定されて前記ブラシを保持するブラシホルダ装置と、前記ブラシホルダ装置に密着して前記ブラシに生じた熱を吸収浸透し前記ブラシの温度上昇を低減する熱浸透部材とを備え、前記熱浸透部材は、基部と前記基部両端から互いに平行に延びた一対の脚片部とを有し、前記一対の脚片部の間に前記ブラシホルダ装置を配置したものである。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、前記熱浸透部材は、熱放散用のフィンを有したものである。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、前記熱浸透部材は、前記一対の脚片部の自由端の間隔が、前記基部側における前記一対の脚片部の固定端の間隔よりも小さく形成して前記自由端を前記一対の脚片部が有するばね力に抗して拡開変形させて前記ブラシホルダ装置に弾性的に嵌合したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明を図１〜３に示した実施の形態１に基づいて詳述する。なお、上記従来装置と同一ないし均等部材、部分にはこれに使用されたと同一符号を付し、構成上相違する点だけを説明し、共通する部分についての説明は割愛することとする。
図１は熱浸透部材２０（以下「ヒートシンク」という）を、図２は図１のヒートシンク２０を金属ブラシホルダ１６に密着して装着した状態をそれぞれ示す。ヒートシンク２０は熱吸収量の大きな物性を有する素材であり、例えば適宜の金属材を用いて形成することができる。このヒートシンク２０は、樹脂ブラシホルダ１７に取り付けられている金属ブラシホルダ１６に密着して固定され、板状の基部２１と、基部２１の両端から互いに平行に延びた一対の脚片部２２とで略Ｕ字形状に形成されている。各脚片部２２の自由端には、フランジ状のフィン２３が設けられる。各脚片部２２の間の寸法Ｈは、金属ブラシホルダ１６の巾と同等か、または若干それよりも小さく設定されており、金属ブラシホルダ１６に外嵌されるものである。このとき、接着剤を使用してヒートシンク２０がネジ等の固定手段を使用しないで容易に脱落しないように取り付けられる。
また、基部２１は金属ブラシホルダ１６に取り付けられた状態では、モータ１の回転軸６に対して略直交する方向に指向するように形成される。これによりヒートシンク２０の金属ブラシホルダ１６の装着を、ヒートシンク２０を回転軸６の方向に沿って挿入することで取り付けることができるようにしている。
【００１３】
上記したように実施の形態１によれば、通電電流によってブラシ１１が発熱しても、ヒートシンク２０の基部２１や脚片部２２が金属ブラシホルダ１６に密着しているため、その熱は金属ブラシホルダ１６を介してヒートシンク２０に伝達される。このため、ブラシ１１の熱がヒートシンク２０に浸透して吸収され、ブラシ１１の焼損を良好に回避できる。また、ヒートシンク２０にはフィン２３を設けているので熱放散ができ、より効果的にブラシ１１の温度上昇を低減ないしは抑制できる。その結果、図３の実験結果に示したように、例えば車両低速時に操舵ハンドルの動作を継続的に行って、通電電流がピーク値になる状況下であっても、従来装置と異なってブラシ１１の上昇温度の低減が顕著であり、このため通電電流の持続性を延長でき、操舵補助トルクの低下を来すことなく、継続的に安定した操舵特性を得ることができる。したがって、焼損を回避するためにモータ自体を大型化する必要がなく、それに起因してブラシ騒音やイナーシャの増大を抑制でき、車室内居住性、車重軽量化、エンジンルーム内空間の有効利用性等に優れた作用効果を有する。
【００１４】
実施の形態２．
図４は実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置用モータのヒートシンクを示す図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は底面図である。図４において、ヒートシンク２５の両脚片部２２の各自由端の間隔は、基部２１側における両脚片部２２の固定端の間隔よりも小さくなるように形成し、各自由端をこの両脚片部２２の有するばね力に抗して拡開変形させて金属ブラシホルダ１６に弾性的に嵌合するように構成したものである。他の構成は実施の形態１と同様となっている。
【００１５】
このような構成により、ヒートシンク２５自体にスプリングバックを有する形状に形成したため、脚片部２２を拡開変形させて生じるスプリングバックの作用を利用して金属ブラシホルダ１６に装着できるので、組み付け性を格段に向上できる作用効果を有する。
【００１６】
なお、実施の形態１又は２において、図１及び図４のヒートシンクは、図１（ｂ）及び図４（ｂ）で示した矢印方向である回転軸６の方向に沿って挿入するだけで容易に金属ブラシホルダ１６に組み付けることができる。
【００１７】
また、空きスペースに応じてヒートシンクに二個以上適宜の位置にフィンを設けてもよく、またフィンの形状も格子状等にしてもよい。
【００１８】
実施の形態３．
また、図５に示すように、ヒートシンク２７を耐熱性を有する接着剤２６を使用して金属ブラシホルダ１６に固着することも可能である。この場合、ヒートシンク２７の形状を周囲の空きスペースにあわせて形成することでモータ内の空間を有効利用でき、よりブラシ１１の温度上昇を効果的に低減できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏する。
請求項１に係る発明において、操舵ハンドルと操舵車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置用モータであって、前記モータのハウジング内の整流子に弾性的に接触するブラシと、前記ハウジングに固定されて前記ブラシを保持するブラシホルダ装置と、前記ブラシホルダ装置に密着して前記ブラシに生じた熱を吸収浸透し前記ブラシの温度上昇を低減する熱浸透部材とを備え、前記熱浸透部材は、基部と前記基部両端から互いに平行に延びた一対の脚片部とを有し、前記一対の脚片部の間に前記ブラシホルダ装置を配置したので、ステアリング動作である操舵が継続的に行われて通電電流によりブラシ部が発熱しても、金属ブラシホルダを介して熱浸透部材に多くの熱が伝達されるため、ブラシ、樹脂ブラシホルダの温度上昇を低減でき、その低減できた分だけ操舵補助トルクを継続して維持でき、それだけ通電電流の持続性を延長することができる結果、安定した操舵性能を得ることができる。
また、熱浸透部材を設けただけの簡単な構成により、操舵補助トルクを継続的に維持して通電電流の持続性を延長することができるため、モータの体格を大型化する必要がなく、ひいてはブラシ騒音やイナーシャの増大を抑制でき、車室内居住性、車重軽量化、エンジンルーム内空間の有効利用性等に優れた効果を奏する。
また、ブラシへの組み付け作業の向上が図れ、とくにモータの回転軸方向に沿って熱浸透部材を挿入して装填でき、入り組んだブラシ装置への組立効率を損ねることがない。
【００２０】
また、請求項２に係る発明において、前記熱浸透部材は、熱放散用のフィンを有したので、フィンによってブラシに生じた熱が効率的に周囲空間に放散されて、ブラシ部の焼損を有効に阻止でき、そればかりか絶縁ブラシホルダの熱変形の発生を抑制できるので、ブラシ装置全体の保持特性の向上により各構成部品間に遊びを生じることを回避できる。
【００２３】
また、請求項３に係る発明において、前記熱浸透部材は、前記一対の脚片部の自由端の間隔が、前記基部側における前記一対の脚片部の固定端の間隔よりも小さく形成して前記自由端を前記一対の脚片部が有するばね力に抗して拡開変形させて前記ブラシホルダ装置に弾性的に嵌合したので、熱浸透部材をスプリングバックの作用を利用して金属ブラシホルダに装着でき、組み付け性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置用モータのヒートシンクを示す構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は底面図である。
【図２】図１のヒートシンクをブラシホルダ装置に組み込んだ状態を示す正面図である。
【図３】実験結果における通電電流と温度と時間との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態２におけるヒートシンクのを示す構成図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は底面図である。
【図５】実施の形態３におけるヒートシンクをブラシホルダ装置に組み込んだ状態を示す正面図である。
【図６】従来装置におけるヒートシンクをブラシホルダ装置に組み込んだ状態を示す正面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置用モータ、１１ ブラシ、１５ ブラシホルダ装置、１６ 金属ブラシホルダ、１７ 絶縁ブラシホルダ、２０，２５，２７
ヒートシンク（熱浸透部材）、２１ 基部、２２ 脚片部、２３ フィン。

Claims (3)

1. 操舵ハンドルと操舵車輪とを連結するステアリング系に操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置用モータであって、前記モータのハウジング内の整流子に弾性的に接触するブラシと、前記ハウジングに固定されて前記ブラシを保持するブラシホルダ装置と、前記ブラシホルダ装置に密着して前記ブラシに生じた熱を吸収浸透し前記ブラシの温度上昇を低減する熱浸透部材とを備え、
   前記熱浸透部材は、基部と前記基部両端から互いに平行に延びた一対の脚片部とを有し、前記一対の脚片部の間に前記ブラシホルダ装置を配置したことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
2. 前記熱浸透部材は、熱放散用のフィンを有したことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
3. 前記熱浸透部材は、前記一対の脚片部の自由端の間隔が、前記基部側における前記一対の脚片部の固定端の間隔よりも小さく形成して前記自由端を前記一対の脚片部が有するばね力に抗して拡開変形させて前記ブラシホルダ装置に弾性的に嵌合したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。

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