JP5397652B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置は、電動モータによって運転者の操舵を補助するようになっている。すなわち、各種のセンサ等によって操舵部材の操舵状態等が検出され、この検出値に基づいて制御装置が電動モータを制御することで、転舵機構に操舵補助力が付与される。
電動モータの軸方向に関して、電動モータと減速機構との間に、制御装置を配置することが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、モータハウジングとギヤハウジングとの間に共通のケースを介装している。上記ケースとモータハウジングとの間に、モータ室が区画されているとともに、ケースとギヤハウジングとの間に、コントローラ室が区画されている。
特開２０００−１９０８５６号公報

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、コントローラ室内において、モータ側の内壁面に沿わせて、制御装置を取り付けている。通例、電動モータは熱を持つ傾向にあり、その電動モータに近づけて制御装置を配置することになる。したがって、制御装置の発熱要素の熱を外部に逃がし難いという問題がある。
本発明は、かかる背景のもとになされたものであり、小型で放熱性に優れた車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、電動モータ（１８）の駆動を制御する制御装置（１２）と、この制御装置を収容する収容室（１００）を区画する制御ハウジング（Ｈ）と、この制御ハウジングに対して電動モータとは反対側に隣接する隣接ハウジング（２２）と、制御ハウジングおよび隣接ハウジングの間に配置された熱伝導部材（１２０；１３０）とを備え、この熱伝導部材の一端（１２１）が、制御装置の発熱要素（８３）に熱伝導可能に近接し、他端（１２２）が隣接ハウジングに熱伝導可能に接続されており、上記制御ハウジングは、収容室の一部を区画し且つ電動モータの回転軸（３７）の軸方向（Ｘ１）に対向する第１および第２の内壁面（１０１，１０２）を含み、第１の内壁面は電動モータに相対的に近くに配置されるとともに、第２の内壁面は電動モータから相対的に遠くに配置され、上記制御装置の発熱要素は、第２の内壁面に熱伝導可能に取り付けられたパワー基板（７８）に実装されており、熱伝導部材の上記一端は、第２の内壁面に連続するヒートシンク（１２３）に熱伝導可能に近接していることを特徴とするものである。

本発明によれば、制御装置の発熱要素からの熱を、発熱する電動モータのハウジングに対してではなく、電動モータとは反対側に隣接するハウジングに対して、熱伝導部材を介して放熱するようにしているので、放熱性を格段に向上することができる。したがって、例えばヒートシンクを小型にすることができ、ひいては小型で放熱性の良い車両用操舵装置を実現することができる。

ここで、熱伝導部材としては、アルミニウム、銅などの高熱伝導率を有する部材が用いられる。熱伝導部材としてアルミニウムを用いる場合には、熱伝導部材および隣接ハウジングを単一の材料で一体に形成することも可能である。また、熱伝導部材として、ヒートパイプを用いたり、ヒートパイプを用いた熱伝導構造材（例えばヒートパイプを折って重ねたヒートレーン）を用いることも可能である。

また、上記制御ハウジングは、収容室の一部を区画し且つ電動モータの回転軸（３７）の軸方向（Ｘ１）に対向する第１および第２の内壁面（１０１，１０２）を含み、第１の内壁面は電動モータに相対的に近くに配置されるとともに、第２の内壁面は電動モータから相対的に遠くに配置され、上記制御装置の発熱要素は、第２の内壁面に熱伝導可能に取り付けられたパワー基板（７８）に実装されており、熱伝導部材の上記一端は、第２の内壁面に連続するヒートシンク（１２３）に熱伝導可能に近接しているので、下記の利点がある。

すなわち、例えばスイッチング素子等の発熱要素を実装したパワー基板を、隣接ハウジングに近い側の第２の内壁面に熱伝導可能に取り付けている。発熱要素の熱を、パワー基板、第２の内壁面に連続するヒートシンクおよび熱伝導部材を介して、隣接ハウジングに効率的に逃がすことができ、放熱性を向上することができる。したがって、可及的にヒートシンクの小型化を図ることができ、ひいては車両用操舵装置を小型にすることができる。

また、上記隣接ハウジングは、電動モータの動力を転舵機構（４）に伝達する伝達機構（１９）が収容されたハウジング（２２）を含む場合がある（請求項２）。制御装置は、通例、パワー基板に実装されたスイッチング素子等の発熱要素を含んでいる。一方、伝達機構は殆ど発熱しない。このような伝達機構を収容したハウジングを介して、上記の発熱要素からの熱を収容室の外部へ効果的に放出することができる。

また、上記伝達機構は、駆動側部材（２０）および駆動側部材によって駆動される従動側部材（２１）を含み、上記隣接ハウジングは、上記従動側部材が収容された筒状のハウジング（２８；２８０）を含み、上記熱伝導部材は、上記従動側部材が収容された上記ハウジングの端面または外周面（２８ａ）に沿って延びている場合がある（請求項３）。通例、駆動側部材と比較して大型となる従動側部材を収容するハウジングであれば、十分な放熱面積を確保することができるので、放熱性を格段に向上することができる。

また、上記隣接ハウジングは、操舵状態を検出するための操舵状態検出センサ（１１）が収容されたハウジング（３５）を含む場合がある（請求項４）。この場合、操舵状態検出センサが収容されたハウジングを介して、スイッチング素子等の発熱要素からの熱を収容室外へ効果的に放出することができる。
また、上記制御装置は、電動モータの回転軸の中心軸線または上記中心軸線の延長線の回りに配置されている場合がある（請求項５）。この場合、収容室の内部のスペースを制御装置の配置に有効に利用することができ、ひいては、電動モータの回転軸の軸方向に関して、車両用操舵装置をより小型にすることができる。

また、上記熱伝導部材は、制御ハウジングから隣接ハウジングへ向けて所定長さＬで延び均一な断面を有する部材を含み、熱伝導部材の断面積をＡ、熱伝導率をρとし、発熱要素の平均損失をＢとしたときに、下記式が成立するようにしてある場合がある（請求項６）。
（Ａ² ／Ｌ）＜（１／ρ）×Ｂ
この場合、熱伝導部材の断面積Ａと長さＬを、十分な伝熱、放熱を発揮できる最適な設定値に設計することが可能である。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下には、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

本実施の形態では、操舵補助機構５がステアリングシャフト３にアシスト力（操舵補助力）を与える例に則して説明するが、本発明を、操舵補助機構５が後述するピニオン軸にアシスト力を与える構造や、操舵補助機構５が後述するラック軸にアシスト力を与える構造に適用することが可能である。
ステアリングシャフト６は、直線状に延びている。また、ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、ステアリングホイール２に一定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸８および出力軸９は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。

ステアリングシャフト６の周囲に配置されたトルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に入力された操舵トルクを検出する。トルクセンサ１１のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ１２（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）に入力される。また、車速センサ９０からの車速検出結果がＥＣＵ１２に入力される。中間軸７は、ステアリングシャフト６と転舵機構４とを連結している。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪３が連結されている。
ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の途中部には、上記ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることで、転舵輪３を転舵することができる。

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための伝達機構としての減速機構１９とを含む。減速機構１９としては、例えばウォームギヤ機構などの食い違い軸歯車機構や、平行軸歯車機構などを用いることができる。本実施形態では、減速機構１９として、ウォームギヤ機構が用いられている。すなわち、減速機構１９は、駆動ギヤ（伝達機構の駆動側部材）としてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合う従動ギヤ（伝達機構の従動側部材）としてのウォームホイール２１とを含む。減速機構１９は、伝達ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、図示しない継手を介して電動モータ１８の回転軸（図示せず）に連結されている。ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同行回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８がウォーム軸２０を回転駆動すると、ウォーム軸２０によってウォームホイール２１が回転駆動され、ウォームホイール２１およびステアリングシャフト６が同行回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することで、転舵輪３が転舵されるようになっている。

電動モータ１８は、ＥＣＵ１２によって制御される。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１からのトルク検出結果、車速センサ９０からの車速検出結果等に基づいて電動モータ１８を制御する。具体的には、ＥＣＵ１２では、トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、電動モータ１８の発生するアシスト力を目標アシスト量に近づけるように制御する。

図２および図３は、それぞれ操舵補助機構５の概略斜視図であり、互いに別角度から操舵補助機構５を見た図である。本実施の形態の主に特徴とするところは、上記の制御装置としてのＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨを、図２および図３に示すように、互いに接触する（例えば互いの端面を突き合わせた状態、或いは互いの端部を嵌合させた状態である）第１のハウジング２３および第２のハウジング２４によって構成した点にある。

すなわち、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨを構成する第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は互いに接触しており（直接に係合しており）、両ハウジング２３，２４の間に、別のハウジングが介在していない。これにより、格段の小型化が図られている。
第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は、一端が開放した概ね四角箱形に形成されている。第１および第２のハウジング２３，２４の互いの端部は、突き合わされ固定ねじ９１により互いに締結されている。

一方、電動モータのモータハウジング２５は、筒状のモータハウジング本体２６と、上記の第１のハウジング２３とにより構成されている。具体的には、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨの一部である第１のハウジング２３が、電動モータ１２のモータハウジング２５の少なくとも一部とは単一の材料で一体に形成されている。換言すると、モータハウジング２５の少なくとも一部と、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨの一部とが兼用されている。

また、ギヤハウジング２２は、ウォーム軸２０が収容された筒状の駆動ギヤ収容ハウジング２７と、ウォームホイール２１が収容された筒状の従動ギヤ収容ハウジング２８と、上記の第２のハウジング２４とにより構成されている。具体的には、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨの一部である第２のハウジング２４が、ギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容ハウジング２７および従動ギヤ収容ハウジング２８とは単一の材料で一体に形成されている。換言すると、ギヤハウジング２２の一部と、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨの一部とが兼用されている。

第１のハウジング２３の側壁としての外周壁９２の外周９２ａには、筒状突起９３が突出形成されており、その筒状突起９３内には、第１のハウジング２３の外部に臨む電気コネクタ９４が配置されている。図示していないが、電気コネクタ９４には、バッテリーからＥＣＵ１２に電源供給するための端子や、外部からの信号の入、出力用の端子が設けられている。

電動パワーステアリング装置の要部の断面図である図４を参照して、減速機構１９（伝達機構）の従動側部材としてのウォームホイール２１、および電気コネクタ９４は、減速機構１９（伝達機構）の駆動側部材としてのウォーム軸２０の中心軸線Ｃ３を含み且つウォームホイール２１の中心軸線２１ａとは平行な平面Ｑ１に対して、同側に配置されている。

この場合、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、突出部となる電気コネクタ９４および従動ギヤ収容ハウジング２８が同側に突出することになる。その結果、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。
また、図３を参照して、電動モータ１８の後述する回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、電気コネクタ９４および従動ギヤ収容ハウジング２８の互いの少なくとも一部が互いに重なり合うレイアウトとされている。これにより、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。

また、回転軸３７の軸方向Ｘ１に沿って見たときに、電気コネクタ９４およびセンサハウジング３５の互いの少なくとも一部が互いに重なり合うレイアウトとされている。これにより、実質的な小型化および省スペース化を図ることができ、車両への搭載性が向上する。
モータハウジング２５の第１のハウジング２３は、例えばアルミニウム合金（例えば鋳造品、冷間鍛造品）により形成され、操舵補助機構５の軽量化が図られている。また、駆動ギヤ収容ハウジング２７、従動ギヤ収容ハウジング２８および第２のハウジング２４で構成されるギヤハウジング２２は、例えばアルミニウム合金（例えば鋳造品、冷間鍛造品）により形成され、操舵補助機構５の軽量化が図られている。また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６には、例えば非磁性の板金が用いられている。

モータハウジング本体２６は、円筒状の周壁２９と、周壁２９の一端を閉塞する底壁３０と、周壁２９の他端からその径方向外方に張り出した環状のフランジ３１とを含む。
環状のフランジ３１の周方向の一部から径方向外方に張り出したブラケット３２が設けられている。そのブラケット３２のねじ挿通孔３３に挿通された固定ねじ３４が、第１のハウジング２３のねじ孔にねじ込まれることにより、モータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とが一体に固定されている。上記のねじ挿通孔３３は、モータハウジング本体２６の周方向に延びる長孔に形成されているので、第１のハウジング２３に対して、モータハウジング本体２６の周方向位置を調整可能となっている。

また、ＥＣＵ１２を収容するための制御ハウジングＨを構成する第１のハウジング２３および第２のハウジング２４は、固定ねじ９１を用いて互いに固定されている。
ギヤハウジング２２の従動ギヤ収容ハウジング２８には、トルクセンサ１１が収容された筒状のセンサハウジング３５が連結されており、従動ギヤ収容ハウジング２８およびセンサハウジング３５は、固定ねじ３６を用いて互いに固定されている。ステアリングシャフト６が、筒状の従動ギヤ収容ハウジング２８およびセンサハウジング３５内に挿通されている。

図４を参照して、電動モータ１８のモータハウジング２５である第１のハウジング２３とこの第１のハウジング２３に接触する第２のハウジング２４とによって、制御装置としてのＥＣＵ１２を収容する収容室１００が形成されている。第１のハウジング２３および第２のハウジング２４の互いの端面が突き合わされており、両端面間が環状のシール部材９５によって封止されている。

第１のハウジング２３は、収容室１００の一部を区画する第１の内壁面１０１を含み、第２のハウジング２４は収容室１００の一部を区画する第２の内壁面１０２を含み、これら第１の内壁面１０１および第２の内壁面１０２は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に対向している。
また、第２のハウジング２４の第２の内壁面１０２は、環状平面を含んでおり、その環状平面は、電動モータ１８の回転軸３７の中心軸線Ｃ１または上記中心軸線Ｃ１の延長線Ｃ２（通例、ウォーム軸２０の中心軸線Ｃ３に一致）とは直交し且つ上記中心軸線Ｃ１または上記延長線Ｃ２の回りを取り囲んでいる。また、第２の内壁面１０２には、環状平面よりも収容室１００側へ突出する平坦な座部１０３が形成されており、その座部１０３の底が厚肉のヒートシンク１２３となっている。第２の内壁面１０２の座部１０３によって、パワー基板７８が熱伝導可能に受けられている。パワー基板７８には、電動モータ１８を駆動するパワー回路が実装されており、そのパワー回路には、発熱要素としてのＦＥＴ等のスイッチング素子が含まれている。

第２の内壁面１０２の座部１０３の延長面Ｐ１が、制御ハウジングＨに隣接する隣接ハウジングとしての筒状の従動ギヤ収容ハウジング２８の外周面２８ａの主要部のなす円筒面Ｐ２と図４のように接するか、または交差する状態にある。
また、制御装置としてのＥＣＵ１２は、回転軸３７の中心軸線Ｃ１または延長線Ｃ２の回りに配置されている。

電動モータ１８の回転軸３７およびウォーム軸２０が同軸上に並べて配置されており、回転軸３７およびウォーム軸２０は、互いの間に介在する継手３８を介して動力伝達可能に連結されている。継手３８は、電動モータ１８の回転軸３７と同行回転する環状の入力部材３９と、ウォーム軸２０と同行回転する環状の出力部材４０と、入力部材３９および出力部材４０の間に介在し入力部材３９および出力部材４０を動力伝達可能に連結する環状の弾性部材４１とを有している。

ウォーム軸２０は、ギヤハウジング２２の駆動ギヤ収容ハウジング２７の駆動ギヤ収容孔４２に収容されている。ウォーム軸２０は第１の端部２０ａおよび第２の端部２０ｂを有しており、ウォーム軸２０の軸方向の中間部にウォーム２０ｃが形成されている。
ウォーム軸２０の第１の端部２０ａは、駆動ギヤ収容孔４２の一端（電動モータ１８側の端部）の内周の軸受保持部４４に保持された第１の軸受４５によって、回転可能に支持されている。ウォーム軸２０の第２の端部２０ｂは、駆動ギヤ収容孔４２の他端の内周の軸受保持部４６に保持された第２の軸受４７によって、回転可能に支持されている。

第１の軸受４５は、内輪４８と、外輪４９と、内輪４８および外輪４９の間に介在する複数の転動体５０とを有する転がり軸受からなる。内輪４８は、ウォーム軸２０の第１の端部２０ａに同行回転可能に保持されている。内輪４８の一方の端面は、ウォーム軸２０の外周に設けられた位置決め段部に当接している。ウォーム軸２０の第１の端部２０ａには、小径の突軸５１が延設されており、その突軸５１には、継手３８の出力部材４０が同行回転可能に且つ軸方向移動不能に嵌合されている。出力部材４０は内輪４８の他方の端面に当接しており、ウォーム軸２０の上記位置決め段部と出力部材４０の間に、内輪４８が挟持されている。これにより、ウォーム軸２０に対する内輪４５の軸方向移動が規制されている。

外輪４９の一方の端面が、駆動ギヤ収容孔４２の軸受保持部４４の一側に隣接する段部に、所定の隙間を隔てて対向している。また、駆動ギヤ収容孔４２の軸受保持部４４の他側に隣接するねじ部に、環状の固定部材５２がねじ込まれており、固定部材５２が外輪４９の他方の端面を押圧している。これにより、外輪４９の軸方向移動が規制されている。 固定部材５２は、外周にねじが形成された筒状の本体５２ａと、本体５２ａの一端から径方向内方に延びる内方フランジ５２ｂと、本体５２ａの他端から径方向外方に延びる外方フランジ５２ｃとを有している。内方フランジ５２ｂが、外輪４９の他方の端面を押圧している。また、外方フランジ５２ｃは、ＥＣＵ１２の収容室を区画する第２のハウジング２４の第２の内壁面１０２に押圧されており、これにより、固定部材５２の緩み止めが達成されている。

固定部材５２の筒状の本体５２ａ内には、継手３８の一部が収容されている。これにより、回転軸３７の軸方向Ｘ１に関しての、電動パワーステアリング装置１の小型化が達成されている。
第２の軸受４７は、内輪５３と、外輪５４と、内輪５３および外輪５４の間に介在する複数の転動体５５とを有する転がり軸受からなる。内輪５３は、ウォーム軸２０の第２の端部２０ｂに同行回転可能に保持されている。内輪５３の一方の端面は、ウォーム軸２０の外周に設けられた位置決め段部に当接している。これにより、ウォーム軸２０に対する内輪５３の軸方向移動（第１の軸受４５側への移動）が規制されている。

駆動ギヤ収容孔４２の軸受保持部４６に隣接する、駆動ギヤ収容孔４２の入口部に、ねじ部５６が形成されており、そのねじ部５６に、第１および第２の軸受４５，４７に一括して予圧を付与するための予圧付与部材５７がねじ込まれている。予圧付与部材５７は、円板状の本体５８を有しており、本体５８の外周には、上記ねじ部５６に螺合するねじ部５９が形成されている。また、本体５８の一方の端面に、第２の軸受４７の外輪５４の一方の端面を押圧する環状凸部６０が形成されている。

本体５８の他方の端面には、当該予圧付与部材５７を回動操作するための工具を係合する、例えば断面多角形形状の工具係合孔６１が形成されている。また、本体５８のねじ部５９に螺合されたロックナット６２によって、予圧付与部材５７が止定されるようになっている。
ウォーム軸２０の第１および第２の端部２０ａ，２０ｂを支持する第１および第２の軸受４５，４７は、何れも公知のシール軸受により構成されている。具体的には、転動体の軸方向Ｘ１の両側において、内輪と外輪の間を密封するシール部材６２を備えており、そのシール部材６２は、内輪または外輪の何れか一方に固定される。また、シール部材６２は他方に摺接するリップを有している。

ウォーム軸２０の両端を支持する第１および第２の軸受４５，４７がシール軸受により構成されているので、ギヤハウジング２２内のグリース等の潤滑剤が、ＥＣＵ１２を収容する収容室１００側へ漏れ出ることがない。ただし、収容室１００内の密封性を高めるために、例えば、固定部材５２の本体５２ａの外周のねじ部とこれに螺合するねじ部との間に、液体パッキンを介在させてもよい。

本実施形態では、電動モータ１８としてブラシレスモータが用いられている。電動モータ１８は、上記モータハウジング２５と、このモータハウジング２５内に収容されたロータ６４およびステータ６５を含む。
ロータ６４は、回転軸３７の外周に同行回転可能に取り付けられた環状のロータコア６６と、ロータコア６６の外周に同行回転可能に取り付けられた例えば環状の永久磁石からなるロータマグネット６７とを有している。ロータマグネット６７には、複数の磁極が周方向に並べて配置されている。これらの磁極は、ロータ６４の周方向に関して、Ｎ極およびＳ極が交互に入れ替わるようにされている。

ステータ６５は、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６の内周に固定されている。ステータ６５は、モータハウジング本体２６の内周に固定されたステータコア６８と、複数のコイル６９とを含む。ステータコア６８は、環状のヨークと、このヨークの内周から径方向内方へ突出する複数のティースとを含む。各コイル６９は対応するティースに巻回されている。

また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とにより区画されるモータ室７０内には、環状またはＣ形形状をなすバスバー７１が収容されている。各ティースに巻回されたコイル６９は、バスバー７１と接続されている。バスバー７１は、各コイル６９と電流印加線との接続部に用いられる導電接続材であり、バスバー７１は、各コイル６９に、図示しない電力供給源からの電力を配電するための配電部材として機能する。

また、モータハウジング２５のモータハウジング本体２６と第１のハウジング２３とにより区画されるモータ室７０内には、ロータ６４の回転位置を検出するための回転位置検出装置７２が収容されている。回転位置検出装置７２は、第１のハウジング２３に固定されたステータ７３と、回転軸３７とは同行回転可能に取り付けられたロータ７４とを有している。回転位置検出装置７２としては、例えばレゾルバを用いることができる。また、ホール素子を用いることもできる。

回転位置検出装置７２は、電動モータ１８のロータ６４のロータコア６６と、第２のハウジング２４との間に配置されていればよい。したがって、本実施の形態のように、モータ室７０内に配置されていてもよいし、ＥＣＵ１２の収容室１００を区画する第１のハウジング２３の中央に設けられた後述する筒状部８９内に配置されていてもよい。
また、図４を参照して、回転軸３７は、モータハウジング２５の一部とＥＣＵ１２を収容するハウジングの一部とを兼用する第１のハウジング２３によって保持された第３の軸受７５および第４の軸受７６によって、回転可能に支持されている。第３および第４の軸受７５，７６は、第１および第２の軸受４５，４７と同じ構成のシール軸受により構成されている。

ＥＣＵ１２の収容室１００を区画する制御ハウジングＨの一部である第１のハウジング２３は、収容室１００とモータ室７０とを仕切る仕切り壁７７を底壁として含んでいる。この仕切り壁７７に、上記第１の内壁面１０１が設けられている。仕切り壁７７の外周の近傍からモータハウジング本体２６側に向かって筒状突起１０４が延びており、その筒状突起１０４の外周に、モータハウジング本体２６の一端が嵌合されている。

また、仕切り壁７７は、上記の第３の軸受７５の外輪を保持するための保持孔１０５を有している。仕切り壁７７からモータハウジング本体２６側に向けて延びる筒状突起１０６が形成されている。筒状突起１０６は上記保持孔１０５とは同軸的に形成されている。筒状突起１０６は、モータハウジング本体２６に係合する上記の筒状突起１０４よりも小径に形成されている。この筒状突起１０６の内周には、回転位置検出装置７２のステータ７３が固定されている。

また、仕切り壁７７から第２のハウジング２４側に向けて延びる筒状部８９が形成されている。筒状部８９は上記の保持孔１０５とは同軸的に形成されている。筒状部８９内の内周には、上記の第４の軸受７６の外輪が保持されている。筒状部８９の一端には、径方向内方に延びる環状フランジ１０７が延設されており、第４の軸受７６の外輪の一端が環状フランジ１０７に当接することにより、筒状部８９に対する第４の軸受７６の外輪の軸方向移動が規制されている。

一方、第４の軸受７６の内輪は、回転軸３７の外周に形成された環状の位置決め段部と、継手３８の入力部材３９の端面との間に挟持されており、これにより、回転軸３７に対する第４の軸受７６の内輪の軸方向移動が規制されている。
収容室１００には、ＥＣＵ１２の一部を構成するパワー基板７８および制御基板７９が収容され保持されている。パワー基板７８には、電動モータ１８を駆動するためのパワー回路の少なくとも一部（例えば発熱要素としてのＦＥＴなどのスイッチング素子）が実装されている。上記の各コイル６９と接続されたバスバー７１は、第１のハウジング２３の上記仕切り壁７７を挿通して収容室１００内に進入するバスバー端子８０を介して、パワー基板７８に接続されている。

また、回転位置検出装置７２が、第１のハウジング２３の仕切り壁７７を挿通して収容室１００内に進入するバスバー端子８１を介して、制御基板７９に接続されている。
継手３８の入力部材３９は、電動モータ１８の回転軸３７の端部に同行回転可能に嵌合する筒状部３９ａを有しており、制御基板７９は、入力部材３９の筒状部３９ａの周囲に配置されている。具体的には、制御基板７９の中央の挿通孔７９ａに、筒状部３９ａが挿通されている。

制御基板７９は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、第１のハウジング２３の第１の内壁面１０１とパワー基板７８との間に配置されている。パワー基板７８および制御基板７９は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して所定の間隔を隔てて配置されている。 収容室１００内において、第１のハウジング２３の仕切り壁７７と制御基板７９との間に形成される収容空間Ｓ１は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、十分な高さを有している。図４では図示していないが、この収容空間Ｓ１には、コンデンサやリレー等の背の高い部品が収容されており、収容室１００内の空間の有効利用が図られている。

図５を参照して、上記のパワー基板７８には、電動モータ１８を駆動するためのパワー回路８２が実装されている。パワー基板７８に実装されるパワー回路８２には、発熱要素としての複数のＦＥＴ８３（電解効果型トランジスタ）が含まれている。パワー基板７８は、片面に回路が実装された多層基板からなり、その多層基板からなるパワー基板７８は、図６に示すように、ヒートシンク１２３に連なる座部１０３に対して面接触する例えばアルミニウム板からなる高熱伝導板７８ａを含んでいる。

また、上記の制御基板７９には、パワー回路８２を制御する制御回路（図示せず）が実装されている。その制御回路には、パワー回路８２の各ＦＥＴ８３を制御するドライバと、このドライバを制御するＣＰＵとが含まれている。また、図示していないが、ＥＣＵ１２は、電動モータ１８に流れる電流のリップルを除去するための複数のコンデンサや、必要に応じて電動モータ１８に流れる電流を遮断するためのリレー、その他の非発熱要素を有している。非発熱要素としてのコンデンサおよびリレー等は、図示しない環状の合成樹脂製のホルダによって支持されたサブアセンブリを構成しており、第１のハウジング２３に対して一括して取り付け操作が行えるようになっている。

第１のハウジング２３は、一端が開放した概ね四角箱型の部材である。具体的には、第１のハウジング２３は、一端が開放した概ね四角箱型の本体８７を備えている。本体８７は、概ね四角環状をなす外周壁９２と、底壁としての上記仕切り壁７７とを有している。 収容室１００内において、仕切り壁７７の中央部には、本体８７の開放側（第２のハウジング２４側）に向かって延びる筒状部８９が形成されている。外周壁９２は、仕切り壁７７の外周縁から延設されており、筒状部８９を取り囲んでいる。本体８７および筒状部８９は、単一の部材で一体に形成されている。

模式的側面図である図７を参照して、制御ハウジングＨに対して電動モータ１８とは反対側に隣接する隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８と制御ハウジングＨとの間に、熱伝導部材１２０が設けられている。この熱伝導部材１２０の一端１２１が、上記発熱要素としてのＦＥＴ８３が実装されたパワー基板７８に熱伝導可能に近接している。また、熱伝導部材１２０の他端１２２が、隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８に熱伝導可能に接続されている。

ここで、熱伝導部材１２０としては、アルミニウム、銅などの高熱伝導率を有する部材が用いられる。熱伝導部材１２０としてアルミニウムを用いる場合には、熱伝導部材１２０および隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８を単一の材料で一体に形成することも可能である。この場合、制御ハウジング２８の第２のハウジング２４と従動ギヤ収容ハウジング２８との間の連結部分を厚肉とし、その厚肉の部分で熱伝導部材１２０を構成することになる。

また、熱伝導部材１２０として、ヒートパイプを用いたり、ヒートパイプを用いた熱伝導構造材（例えばヒートパイプを折って重ねたヒートレーン）を用いることも可能である。
また、熱伝導部材１２０は、図７に示すように、隣接ハウジングとしての駆動ギヤ収容ハウジング２７にも熱伝導可能に接続されていることが好ましい。

上記したように、第２の内壁面１０２の座部１０３は、発熱要素としてのＦＥＴ８３を有するパワー基板７８に、熱伝導可能に接触している。したがって、発熱要素としてのＦＥＴ８３の熱は、パワー基板７８から、ヒートシンク１２３および熱伝導部材１２０を介して、隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８ないし駆動ギヤ収容ハウジング２７側へ逃がされる。

本実施の形態によれば、モータハウジング２５の少なくとも一部である第１のハウジング２３と、これに接触する第２のハウジング２４とによって、制御ハウジングＨを構成することにより、ＥＣＵ１２の収容室１００を形成している。すなわち、第１のハウジング２３および第２のハウジング２４の間に、別のハウジングを介在させないので、小型化を達成することができる。

また、ＥＣＵ１２の発熱要素としてのＦＥＴ８３からの熱を、発熱する傾向にある電動モータ１８のモータハウジング２５に対してではなく、電動モータ１８とは反対側に隣接する隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８に対して、熱伝導部材１２０を介して放熱するようにしているので、放熱性を格段に向上することができる。したがって、ヒートシンク１２３を小型にすることができ、ひいては小型で放熱性の良い電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

また、収容室１００の一部を区画する第２のハウジング２４の第２の内壁面１０２が、電動モータ１８の回転軸３７の中心軸線Ｃ１（またはその延長線Ｃ２）とは直交し且つ中心軸線Ｃ１（またはその延長線Ｃ２）の回りを取り囲む環状平面を含んでいる。ヒートシンク１２３を形成するために上記環状平面から突出するように設けられた平坦な座部１０３についても、上記したようにヒートシンク１２３を小型にできることから、収容室１００内への突出量は僅かである。すなわち、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、収容室１００内へ不必要に大きな出っ張りがない。したがって、収容室１００が上記軸方向Ｘ１に関して小型であっても、収容室１００として十分な内容積を確保することができ、可及的に電動パワーステアリング装置１を小型化することができる。

また、上記第２のハウジング２４が、電動モータ１８の動力を転舵機構４に伝達する伝達機構としての減速機構１９が収容されたギヤハウジング２２であるので下記の利点がある。すなわち、ＥＣＵ１２は、通例、本実施の形態のようにパワー基板７８に実装されたスイッチング素子（ＦＥＴ８３）等の発熱要素を含んでいる。一方、減速機構１９は殆ど発熱しない。このような減速機構１９を収容したギヤハウジング２２を介して、上記の発熱要素からの熱を収容室１００の外部へ効果的に放出することができる。

第２の内壁面１０２のなす環状平面から突出する座部１０３の延長面Ｐ１が、操舵力を伝達するための軸（本実施の形態ではステアリングシャフト６に相当）を取り囲む筒状部としての従動ギヤ収容ハウジング２８の外周面２８ａの主要部のなす円筒面Ｐ２と図４のように接するか、または交差する状態にある。したがって、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、収容室１００を、ステアリングシャフト６側に十分に近づけて配置することになり、回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、電動パワーステアリング装置１をより小型にすることができる。

なお、操舵力を伝達するための軸としては、上記のステアリングシャフト６に限らず、転舵機構４としてのラックアンドピニオン機構のピニオン軸１３であってもよいし、また、ラック軸１４であってもよい。前者の場合、ピニオン軸１３を取り囲む筒状のピニオンハウジング（図示せず）の外周面の主要部のなす円筒面と、上記延長面Ｐ１とが交差または接することになる。また、後者の場合、ラック軸１４を取り囲む筒状のラックハウジング（図示せず）の外周面の主要部のなす円筒面と、上記延長面Ｐ１とが交差または接することになる。

また、制御装置としてのＥＣＵ１２を、電動モータ１８の回転軸３７の中心軸線Ｃ１または上記中心軸線Ｃ１の延長線Ｃ２の回りに配置したので、収容室１００の内部のスペースをＥＣＵ１２の配置に有効に利用することができ、ひいては、回転軸３７の軸方向Ｘ１に関して、電動パワーステアリング装置１をより小型にすることができる。
上記の実施の形態では、第２のハウジング２４およびギヤハウジング２２を兼用するようにしたが、これに限らず、図８に示すように、第２のハウジング２４Ａおよびセンサハウジング３５を兼用するようにしてもよい。すなわち、第２のハウジング２４Ａはセンサハウジング３５とは単一の材料で一体に形成されることになる。この場合、操舵状態検出センサとしてのトルクセンサ１１が収容された隣接ハウジングとしてのセンサハウジング３５を介して、ＦＥＴ８３等の発熱要素からの熱を収容室１００外へ効果的に放出することができる。なお、図８において、図４と同一の構成についても同一の符号を付してある。

また、図示していないが、ステアリングホイール２の操舵角を検出する操舵状態検出センサとしての操舵角センサを収容したハウジングと上記の第２のハウジングとが兼用された構成であってもよい。
また、熱伝導部材１２０が、図９に示すように、隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８の外周面２８ａの一部に沿って延びていれば、熱伝導面積を広く確保できるので、放熱性をより高めることができる。特に、図１０に示すように、熱伝導部材１２０が隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８の外周面２８ａの概ね全周に沿って延びていれば、伝熱性および放熱性をより一層高めることができる。

次いで、図１１の実施の形態は、伝達機構としての減速機構１９の従動側部材がウォームホイールではなく、はすばギヤである場合を示している。この場合、従動ギヤ収容ハウジング２８０は、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１とは平行な中心軸線を有する筒状のハウジングとなる。
熱伝導部材１３０の一端１２１がヒートシンク１２３に近接し、熱伝導部材１３０の他端１２２は、隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８０の端面に熱伝導可能に接続されている。

熱伝導部材１３０は、制御ハウジングＨの第２のハウジング２４から隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８０へ向けて、すなわち、電動モータ１８の回転軸３７の軸方向Ｘ１とは平行な方向に、所定長さＬ（ｍ）で延び均一な断面を有する部材である。 熱伝導部材１３０の断面積をＡ（ｍ² ）、熱伝導率をρ（Ｗ／ｍＫ）とし、発熱要素の平均損失をＢ（Ｗ／１０°Ｃ） としたときに、下記式（１）が成立するようにしてある。

（Ａ² ／Ｌ）＜（１／ρ）×Ｂ …（１）
この場合、熱伝導部材１３０の断面積Ａと長さＬを、十分な伝熱、放熱を発揮できる最適な設定値に設計することが可能である。
また、図１３に示すように、熱伝導部材１３０が、隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８０の端面の一部に沿って延びていれば、熱伝導面積を広く確保できるので、放熱性をより高めることができる。特に、図１４に示すように、熱伝導部材１３０が隣接ハウジングとしての従動ギヤ収容ハウジング２８０の外周面２８０ａの概ね全周に沿って延びる部分１３１を有していれば、伝熱性および放熱性をより一層高めることができる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、いわゆるコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明が適用された例について説明したが、これに限らず、いわゆるピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置や、いわゆるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に、本発明を適用してもよい。

また、上述の実施形態では、本発明が、電動モータの出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置に適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。

また、ＥＣＵ１２のパワー基板７８および制御基板７９の少なくとも一部を樹脂でモールドするようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、電動モータ１８として、ブラシレスモータを用いる例について説明したが、これに限らず、ブラシレスモータ以外のモータを、電動モータ１８として用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 操舵補助機構の概略斜視図である。 操舵補助機構を図２とは別角度からみた、操舵補助機構の概略斜視図である。 電動モータの軸方向に沿って切断された、操舵補助機構の図解的な断面図である。 パワー基板の模式的平面図である。 図４の要部の拡大図である。 電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。 本発明の別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の操舵補助機構の図解的な断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。 熱伝導部材の模式的斜視図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の模式的側面図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、４…転舵機構、５…操舵補助機構、６…ステアリングシャフト、１１…トルクセンサ（操舵状態検出センサ）、１２…ＥＣＵ（制御装置）、１８…電動モータ、１９…減速機構（伝達機構）、２０…ウォーム軸（駆動側部材）、２１…ウォームホイール（従動側部材）、２２…ギヤハウジング（伝達機構が収容されたハウジング）、２３…第１のハウジング、２４，２４Ａ…第２のハウジング、２５…モータハウジング、２６…モータハウジング本体、２７…駆動ギヤ収容ハウジング、２８，２８０…従動ギヤ収容ハウジング（隣接ハウジング）、３５…センサハウジング（操舵状態検出センサが収容されたハウジング）、３７…回転軸、７０…モータ室、７８…パワー基板、７９…制御基板、Ｈ…制御ハウジング、１００…収容室、１０１…第１の内壁面、１０２…第２の内壁面、１２０，１３０…熱伝導部材、１２１…一端、１２２…他端、１２３…ヒートシンク、Ｘ１…（回転軸の）軸方向

Claims (6)

1. 電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   この制御装置を収容する収容室を区画する制御ハウジングと、
   この制御ハウジングに対して電動モータとは反対側に隣接する隣接ハウジングと、
   制御ハウジングおよび隣接ハウジングの間に配置された熱伝導部材とを備え、
   この熱伝導部材の一端が、制御装置の発熱要素に熱伝導可能に近接し、他端が隣接ハウジングに熱伝導可能に接続されており、
   上記制御ハウジングは、収容室の一部を区画し且つ電動モータの回転軸の軸方向に対向する第１および第２の内壁面を含み、第１の内壁面は電動モータに相対的に近くに配置されるとともに、第２の内壁面は電動モータから相対的に遠くに配置され、
   上記制御装置の発熱要素は、第２の内壁面に熱伝導可能に取り付けられたパワー基板に実装されており、
   熱伝導部材の上記一端は、第２の内壁面に連続するヒートシンクに熱伝導可能に接続されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記隣接ハウジングは、電動モータの動力を転舵機構に伝達する伝達機構が収容されたハウジングを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記伝達機構は、駆動側部材および駆動側部材によって駆動される従動側部材を含み、
   上記隣接ハウジングは、上記従動側部材が収容された筒状のハウジングを含み、
   上記熱伝導部材は、上記従動側部材が収容された上記ハウジングの端面または外周面に沿って延びていることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１において、上記隣接ハウジングは、操舵状態を検出するための操舵状態検出センサが収容されたハウジングを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１から４の何れか１項において、上記制御装置は、電動モータの回転軸の中心軸線または上記中心軸線の延長線の回りに配置されていることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項１から５の何れか１項において、上記熱伝導部材は、制御ハウジングから隣接ハウジングへ向けて所定長さＬで延び均一な断面を有する部材を含み、
   熱伝導部材の断面積をＡ、熱伝導率をρとし、発熱要素の平均損失をＢとしたときに、下記式が成立するようにしてあることを特徴とする車両用操舵装置。
   （Ａ² ／Ｌ）＜（１／ρ）×Ｂ

Images