JPH06255501A - 電動パワーステアリングのブラシレスモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電動パワーステアリング装置の改
良に関する。 【構成】 ステアリングシャフト１のボールネジ溝３に
螺合するナットスクリュ５をブラシレスモータ６のロー
タ７に結合し、パワー素子１５に接続するステータ１３
を介してロータ７を回転させるようにした電動パワース
テアリングの駆動装置において、ハウジング１４内にパ
ワー素子１５を固着し、このパワー素子１５に対向する
ロータ７の外表面に突起１７を形成する。又、この突起
１７の頂部を軸方向に沿って傾斜させ、更にハウジング
１１とロータ７の間に、空気の逆止弁２１を設ける。そ
してこの突起１７でパワー素子１５を強制空冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動パワーステアリン
グ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のステアリング操作を補助す
るパワーステアリング装置は、例えば特開昭６２―２９
２５７６号とか特開平３―７６６１号に示されるような
電動モータを使用した電動パワーステアリング装置が知
られている。そして、かかる従来例ではステアリング操
作を補助するため、例えばコイル側のステータにモータ
出力回路を介して電力を供給し、永久磁石側のロータを
回転させステアリングシャフトの動きを補助するように
しているが、通常、かかるモータ出力回路は発熱を伴う
という特性があり、特にモータを制御するパワー素子は
この発熱によって機能を損いやすくなるという問題があ
った。このため、前述の特開昭６２―２９２５７６号の
場合はパワー素子の温度を測定して、この温度が所定値
内に収るようにモータ電流を減少制御するようにしてお
り、パワー素子の機能が高温によって破壊しないように
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
もそうであるが従来一般のパワーステアリングのブラシ
レスモータは、パワー素子を組み込んだコントロールユ
ニットがモータとは別置きで例えば車室内に設置される
ため、放熱性を良くするために比較的大型の放熱フィン
を必要とされていた。このため、車載用システムの要請
から軽量化、小型化のための改良が望ましかったが、従
来では小型化、軽量化に限度があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明はステアリングシャフトに形成したボールネ
ジ溝にボールを介してナットスクリュを螺合させ、この
ナットスクリュをロータに結合してこのロータをハウジ
ング内のステータに所定間隙で対峙せしめるとともに、
このステータとパワー素子を電気的に接続するようにし
た電動パワーステアリングの駆動装置において、前記ハ
ウジング内にステータに隣接してパワー素子を固着し、
このパワー素子に対向するロータの外表面に突起を形成
した。又、この突起の頂部をステアリングシャフトの軸
方向に沿って傾斜させた。そして、ハウジングとロータ
の間の所定部には、空気の逆止弁を設けた。

【０００５】

【作用】パワー素子をハウジング内に内装することで、
装置のコンパクト化、軽量化が図られるが、このパワー
素子に生じる熱を回転するロータの突起のファン作用で
強制空冷して機能保持を図る。そして、突起の頂部の傾
斜によって、パワー素子に向けて吹き付けた空気をステ
アリングシャフトの軸方向に送って対流させ放熱効果を
高める。又、ハウジングとロータ間の逆止弁によって空
気の流動を一方向に規制すれば冷却効果が高まる。

【０００６】

【実施例】本発明のブラシレスモータ駆動装置の実施例
について、添付した図面に基づき説明する。図１は本発
明の要部を示す縦断面図、図２は図１のＡ―Ａ線断面
図、図３は放熱フィンの外観図、図４、図５はロータの
突起を示す斜視図である。

【０００７】車両の電動パワーステアリング装置は、ト
ルクセンサによって検知した信号によってブラシレスモ
ータを回転させ、このブラシレスモータの回転をステア
リングシャフトの左右動に変換してハンドル操作力を補
完するように構成されており、例えば図８（ロ）の従来
のシステム構成例図に示すように、トルクセンサによっ
て検出した信号をＣＰＵに送って処理し、モータ制御回
路、パワー回路を介してブラシレスモータを駆動制御す
るようにしている。

【０００８】そして、このようなパワー回路は従来の場
合モータ側とは別の位置に設けられたコントロールユニ
ット側に組み込まれているものであり、又、このパワー
回路に用いられているパワー素子は発熱を伴うことから
信頼性に問題が生じていた。

【０００９】つまり、このパワー素子は、例えば電界効
果トランジスタのＭＯＳ―ＦＥＴの場合であれば３０℃
以上になると特性が直線的に劣化（許容損失値の低下）
し、１５０℃で殆ど機能がなくなってしまい、パワーア
シスト機能を喪失してしまうような性質を有している。

【００１０】そこで、本案ではかかるパワー素子をブラ
シレスモータに近接して設け、装置の小型化を図るとと
もに、このパワー素子を強制的に冷却してパワーアシス
ト機能の低下を防止するように構成したものである。

【００１１】すなわち、図１に示すように、ステアリン
グシャフト１の一部に形成されたラック部（図の裏側）
にはハンドル軸２下端のピニオン部２ａが噛合してお
り、ハンドルの回転をステアリングシャフト１の往復動
に変換するように構成されるとともに、ステアリングシ
ャフト１の一部にはボールネジ溝３が形成されている。

【００１２】そして、このボールネジ溝３には複数のボ
ール４を介してナットスクリュ５が螺合しており、この
ナットスクリュ５の回転によってステアリングシャフト
１の往復動をアシストするようにしている。すなわち、
このナットスクリュ５は、隣接するブラシレスモータ６
のロータ７に複数のボルト８によって結合されるととも
に、外周部はベアリング１０を介して第１ハウジング１
１に支持されている。

【００１３】ブラシレスモータ６は、第２ハウジング１
２内に設けられたステータ１３と、ステアリングシャフ
ト１に対して回転自在に挿通される前記筒状のロータ７
と、第３ハウジング１４内に取り付けられたパワー回路
ユニットの構成部品であるパワー素子１５とパワー回路
ユニットの他の構成部品である回路基板９等を備え、前
記ステータ１３はコイルの巻線体として構成されパワー
素子１５によって制御された電気の供給を受ける。

【００１４】そして、このパワー素子１５は、図２に示
すように円周方向に沿って複数設けられており、回路基
板９等を介して図２の接続部１６に接続されている。そ
して、この接続部１６には、図７のバッテリー２３の供
給源電源が接続されている。

【００１５】又、このパワー素子１５は例えば表面に酸
化膜を形成した電界効果トランジスタ（ＭＯＳ―ＦＥ
Ｔ）であり、発熱によって機能が劣化する特性を有して
いる。

【００１６】従って、このパワー素子１５を支持する第
３ハウジング１４の外側は、図３に示すように、放熱性
の高い放熱フィン１４ａを設けるとともに、第３ハウジ
ング１４内部のロータ７の外周には後述する複数の突起
１７を形成してパワー素子１５に向けて空気を吹き付け
ることが出来るようにしている。

【００１７】又、前記第２ハウジング１２内のロータ７
の外周には、図１に示すように永久磁石１８が固着され
ている。そして、この永久磁石１８とステータ１３の間
には僅かな間隙が設けられている。

【００１８】第３ハウジング１４内のロータ７の外周に
は前記のように複数の突起１７が設けられているが、こ
の突起１７の上面には、例えば軸方向に沿って第２ハウ
ジング１２側の高さが低く、反対側の高さが高くなるよ
うな傾斜部１７ａが設けられており、ロータ７の回転に
よって突起１７で斜め方向に空気を送り出すことが出来
るようにしている。つまり、エアフローに指向性を持た
せることが出来る。

【００１９】又、突起１７と突起１７の間のロータ７に
は、筒の内外を連通せしめるエア通路２０が設けられ、
ステアリングシャフト１とロータ７間の隙間からエアを
導入出来るようにするとともに、第３ハウジング１４と
ステアリングシャフト１の間にも隙間を設けており、突
起１７から吹き付ける空気を供給する。

【００２０】尚、かかる突起１７の形状は、上面の傾斜
部１７ａのみならず、例えば図４に示すように第２ハウ
ジング１２側の厚みを薄くして斜め方向に送り出す効果
を高めているが、その他の構成例として図５に示すよう
に、突起１７の一端側にフランジ部１７ｂを設けて空気
の流動の指向性を一層高めるように構成することも出来
る。

【００２１】そして以上のような構成によって突起１７
のファン作用でパワー素子１５に吹き付けられた空気は
ロータ７の永久磁石１８とステータ１３の間の間隙を通
ってナットスクリュー５側に向けて流動する。

【００２２】ところで、第１ハウジング１１と第２ハウ
ジング１２の境界部には逆止弁２１を設けている。この
逆止弁２１は実施例では第１ハウジング１１内面とロー
タ７外面との間の空気通路を遮断出来るようにされてお
り、例えば図６に示すように、パワー素子１５側から空
気が流れてくる時は開放し（（ロ）図）、反対向きの空
気の流れを遮断する（（イ）図）。

【００２３】以上のように構成したブラシレスモータ駆
動装置の作用について述べる。

【００２４】運転者がハンドルを操作すると、操舵トル
ク及び回転速度に応じてブラシレスモータ６が作動す
る。すなわち、バッテリーから送られる電力がパワー回
路ユニットのパワー素子１５を経由してステータ１３
（コイル）に供給され、ロータ７とナットスクリュー５
が回転する。そしてステアリングシャフト１の往復動に
変換し操舵力をアシストする。

【００２５】この間、パワー素子１５が機能すると発熱
するが、一部は第３ハウジング１４の放熱フィン１４ａ
により、又一部はロータ７の回転に伴う突起１７のファ
ン作用によってパワー素子１５は冷却される。そして、
この冷却に用いられた空気は指向性を持たされているた
め、ステータ１３とロータ７間の間隙を通り、逆止弁２
１から第１ハウジング１１内を通って対流する。

【００２６】因みに、本発明の電動パワーステアリング
のシステム構成図は、図８（イ）に示す通りであり、図
８（ロ）に示すように、従来コントロールユニットに組
み込まれていたパワー回路を、本案ではファン付きブラ
シレスモータ側に一体に組み込むことによって積極的に
パワー回路を強制冷却出来るようになっている。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明のブラシレスモータ
駆動装置は、ハウジング内にパワー素子を固着するとと
もに、このパワー素子に対向するロータに突起を形成し
たので、装置のコンパクト化、軽量化が可能になるとと
もに、パワー素子が機能してロータが回転すると同時に
突起のファン作用で冷却風が吹き付けられ、温度上昇を
阻止することが出来る。又、突起上面の傾斜によって冷
却風に指向性が与えられ、有効に外部に向けて排出され
るため冷却効果が高まる。更にこの冷却風の途中に逆止
弁を設けて逆流を防止することで、ハウジング内に蓄熱
するようなことがなく、冷却効果は一層高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部を示す縦断面図

【図２】図１のＡ―Ａ線断面図

【図３】放熱フィンの外観図

【図４】ロータの突起を示す斜視図

【図５】ロータの突起の他の構成例を示す斜視図

【図６】逆止弁の作動を示す作用図

【図７】電動パワーステアリング装置の概観図

【図８】システム図を示し、（イ）が本案、（ロ）が従
来図

【符号の説明】

１ ステアリングシャフト ４ ボール ５ ナットスクリュ ６ ブラシレスモータ ７ ロータ １１ 第１ハウジング １２ 第２ハウジング １３ ステータ １４ 第３ハウジング １５ パワー素子 １７ 突起 １７ａ 傾斜部 １８ 永久磁石 ２１ 逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトに形成したボール
   ネジ溝にボールを介してナットスクリュを螺合させ、こ
   のナットスクリュにロータを結合してこのロータをハウ
   ジング内のステータに所定間隙で対峙せしめるととも
   に、このステータとパワー素子を電気的に接続するよう
   にした電動パワーステアリングの駆動装置において、前
   記ハウジング内にステータに隣接してパワー素子を固着
   し、このパワー素子に対向するロータの外表面に突起を
   形成したことを特徴とする電動パワーステアリングのブ
   ラシレスモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記突起の頂部をステアリングシャフト
   の軸方向に沿って傾斜させた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のブラシレスモータ駆
   動装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジングとロータの間の所定部に
   は、空気の逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の電動パワーステアリングのブラシレスモー
   タ駆動装置。