JPH06255503A - 電動パワーステアリングのモータの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、例えば自動車の電動パワーステア
リングのブラシレスモータを効率的に冷却し得る冷却装
置に関する。 【構成】 ステアリングシャフト１の中間部に設けられ
たブラシレスモータ６を冷却する冷却装置において、ブ
ラシレスモータ６に連結し且つステアリングシャフト１
を外装する第３ハウジング１３と第４ハウジング２０を
設け、この第３、第４ハウジング１３、２０に連結する
伸縮自在な一対のブーツ２２、２４の他端をタイロッド
２３、２５に連結するとともに、ブーツ２２と、第４ハ
ウジング２０と、ブラシレスモータ６と、第３ハウジン
グ１３と、ブーツ２４の各内部を空気通路で連通させ
る。又、この空気通路内にブラシレスモータ駆動用のパ
ワー素子１７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の電動パ
ワーステアリングのブラシレスモータを効率的に冷却し
得る冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のパワーステアリング装置
として用いられる駆動モータを、ステアリングシャフト
の中間部に配設したものとして例えば特開昭５９―５０
８６４号に示されるような装置が知られている。そし
て、この装置では駆動モータとしてブラシ付モータを用
い、発熱体である電磁石ロータは回転させることで冷却
するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなブラシ付モータは、整流子の摩耗とか、機械的ノ
イズの発生等のような問題が生じるため、ブラシレスモ
ータを採用してメインテナンスフリー化、長寿命化を図
ることが望ましいのであるが、この場合に例えばステー
タ側を電磁石にしようとすると、ステータ側に発生する
発熱をどのように冷却するかが問題となっていた。

【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の中間部に設けられ
たブラシレスモータを冷却する冷却装置において、ブラ
シレスモータに連結し且つステアリングシャフトを外装
する左右一対の外装部材を設け、この外装部材に連結す
る伸縮自在な一対のブーツの他端をタイロッドに連結す
るとともに、該ブーツと、外装部材と、ブラシレスモー
タの各内部を空気通路で連通させるようにした。又、こ
の空気通路内にブラシレスモータ駆動用のパワー素子を
設けるようにした。

【０００５】

【作用】ブーツと外装部材とブラシレスモータの内部を
空気通路で連通させれば、車輪の操舵により伸縮する各
ブーツの送風作用を利用してブラシレスモータを冷却す
ることが出来る。又、ブラシレスモータ駆動用のパワー
素子も発熱を伴うため、空気通路内に設けて一緒に冷却
する。

【０００６】

【実施例】本発明の電動パワーステアリングのモータの
冷却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は電動パワーステアリング装置の断面図、図
２、図３は作用図、図４は空気通路の一部に設けた逆止
弁の作用図である。

【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出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いる。

【０００８】そして、このようなブラシレスモータは、
例えばステータ側をコイルの巻線体としロータ側を永久
磁石とした場合に、ステータ側に発生する発熱を効果的
に冷却しないと機能発揮が充分なされなかったり、損耗
を速めたりするような不具合の原因ともなりかねなかっ
た。

【０００９】そこで、本案はかかるステータの発熱を効
果的に冷却するための装置として構成され、同時に本案
の場合は、モータ内に組み込んだ駆動電流制御用のパワ
ー素子をも冷却するように図っている。

【００１０】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等であって発熱を伴いや
すいからである。

【００１１】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
部にはボールネジ部としてのボールネジ溝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ー５は、隣接するブラシレスモータ
６のロータ７に結合されるとともに、外周部はベアリン
グ８を介して第１ハウジング１０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
１内に設けられたコイルの巻線からなるステータ１２
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を備え、このロータ７の外周部
に永久磁石９を取り付けるとともに、前記第２ハウジン
グ１１に連結される外装部材としての第３ハウジング１
３内にはパワー回路ユニット１４を設けている。そし
て、このパワー回路ユニット１４は、ステータ１２の巻
線の端部に接続されている。

【００１４】又、このパワー回路ユニット１４には、筒
状のベースブロック１６に取り付けられる複数のパワー
素子１７と、このパワー素子１７に接続する薄板状の回
路基板、接続基板、電源基板等からなる基板１８が設け
られ、この基板１８を不図示のバッテリーに接続するよ
うにしている。

【００１５】そして、このパワー素子１７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―Ｆ
ＥＴ）であり、実施例の場合、円周方向に沿って６片設
けている。

【００１６】ところで、このブラシレスモータ６の左方
には他方の外装部材としての第４ハウジング２０を設
け、所定部をブラケット２１で支持せしめるとともに、
第４ハウジング２０の端部を伸縮自在なブーツ２２に連
結している。そして、このブーツ２２の他端側をタイロ
ッド２３に結合している。

【００１７】一方、前記第３ハウジング１３の端部も伸
縮自在なブーツ２４に連結され、このブーツ２４の他端
側がタイロッド２５に連結されている。

【００１８】又、これらブーツ２２、第４ハウジング２
０、ブラシレスモータ６、第３ハウジング１３、ブーツ
２４内は連通している。すなわち、図１左方のブーツ２
２と第４ハウジング２０を連結する接続部材２８には、
不図示のエア抜き穴が例えば円周方向に４ヶ所設けられ
るとともに、モータ６のステータ１２とロータ７間には
クリアランスが設けられている。又、第３ハウジング１
３内に向けて延出するロータ７の小径部７ａには筒の内
外を貫通する貫通孔２６を設けている。

【００１９】更に、第４ハウジング２０とステアリング
シャフト１の間、及び第３ハウジング１３とステアリン
グシャフト１の間には、当然ステアリングシャフト１の
左右動を許容するためのクリアランスが設けられてお
り、ロータ７とスアリングシャフト１との間にも、ロー
タ７を回転させるためのクリアランスが設けられてい
る。

【００２０】従って、前記のように、ブーツ２２、第４
ハウジング２０、ブラシレスモータ６、第３ハウジング
１３、ブーツ２４内の空気は相互に連通することとなる
が、この空気通路のうち、第１ハウジング１０とナット
スクリュ５の間には、逆止弁３０を設け、又、ロータ７
の一端側とステアリングシャフト１との間にも逆止弁３
１を設けている。

【００２１】そして、前者の逆止弁３０は図４の（ロ）
に示すように、ブラシレスモータ６側から流動するエア
の通過を許容し、（イ）のように反対側の向きのエアの
通過を阻止する。尚、ナットスクリュ５部の空気通路
は、この逆止弁３０を設けたベアリング８側の外側通路
と、ボール４を介して螺合するナットスクリュ５の内側
通路の２本で構成されることになる。又、後者の逆止弁
３１は図５に示すように、図中右方からのエアの通過を
阻止し、逆に左方からのエアの通過を許容する。

【００２２】次に、前記ロータ７の小径部７ａには、外
周に沿って所定間隔置きにフィン状の複数の突起２７を
設けている。そして、この突起２７は、例えば円周方向
の６ヶ所に設けており、ロータ７の回転に伴って貫通孔
２６から吸込んだ空気をパワー素子１７に向けて吹き付
けることが出来るようにされるとともに、この吹き付け
空気の流動方向に指向性を与えるため、上面に傾斜を持
たせモータ６側を低くしている。つまり、図１中、右方
から左方に向けて流動させる。

【００２３】以上のように構成した本発明の冷却装置の
作用について説明する。

【００２４】ハンドルを操作してトルクセンサから信号
が送られると電動パワーステアリングが作動して操作力
をアシストする。つまり、パワー回路ユニット１４のパ
ワー素子１７を通じてブラシレスモータ６のステータ１
２に電流が送られ、ロータ７が回転してステアリングシ
ャフト１の左右動を補助する。

【００２５】そしてこの際、図２に示すように、ステア
リングシャフト１が図中右方に移動して右側のブーツ２
４が収縮し左側のブーツ２２が伸張した場合を考える
と、圧縮されて圧力が高まったブーツ２４内の空気は負
圧側のブーツ２２に向けて矢示方向に流動する。

【００２６】そしてこの空気は、逆止弁３１によってロ
ータ７とステアリングシャフト１間の通路が遮断される
ため、第３ハウジング１３とステアリングシャフト１の
間の隙間を通ってロータ小径部７ａの貫通孔２６からパ
ワー素子１７に向けて吹き付けられ、パワー素子１７を
冷却した後、ロータ７とステータ１２の間の隙間を流動
してステータ１２を冷却する。

【００２７】そして、この冷却に使用された空気は逆止
弁３０を介してベアリング８を抜けて第４ハウジング２
０とステアリングシャフト１間の隙間内に流動し、他方
側のブーツ２２内に入り込む。そして、冷却中に暖めら
れた空気は、この流動間に放熱作用で冷やされる。尚、
パワー素子１７を設けている第３ハウジング１３の外側
には放熱用のフィン１３ａを設けて走行風によって放熱
効果を高めるようにしている。

【００２８】次に図３に示すように、ハンドル操作を逆
にしてステアリングシャフト１が図中左方に移動した場
合を考えると、左側のブーツ２２が収縮し右側のブーツ
２４が伸張し、圧縮されて圧力が高まったブーツ２２内
の空気は負圧側のブーツ２４に向けて矢示方向に流動す
る。

【００２９】つまり、第４ハウジング２０とステアリン
グシャフト１の間の隙間を通った空気はベアリング８側
からは逆止弁３０によって阻止されるため、ナットスク
リュ５とボールネジ溝３の間の螺合部の隙間を通って、
ロータ７とステアリングシャフト１間の隙間に入り込
み、逆止弁３１を通って一部は貫通孔２６から吸込まれ
てパワー素子１７、ステータ１２の冷却に使用され、状
況によって一部は他方側のブーツ２４内に入り込む。

【００３０】そして以上のような空気の循環作用によっ
てステータ１２の冷却効果が高まり、同時に本実施例の
場合にはパワー素子１７の冷却も図られるが、勿論パワ
ー素子１７をモータ６内部に組み込むものでなく、外部
に設けるようなタイプにも適用出来ることはいうまでも
ない。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の電動パワーステア
リングのモータの冷却装置は、ブーツと外装部材とブラ
シレスモータとを空気通路で連通させ、ブーツの伸縮作
用による送気作用を利用してステータを冷却するように
したため、冷却効果が高まり、充分な性能発揮を期待す
ることが出来る。又、パワー素子を空気通路内に組み込
むようにすれば、装置がコンパクト化されるばかりでな
く、パワー素子が発生する熱も効果的に冷却することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動パワーステアリング装置の断面図

【図２】本案の冷却装置の作用図で一方側に操舵された
時の状態図

【図３】同冷却装置の作用図で他方側に操舵された時の
状態図

【図４】逆止弁の作用図

【図５】逆止弁の作用図

【符号の説明】

１ ステアリングシャフト ６ ブラシレスモータ ７ ロータ １２ ステータ １３ 外装部材としての第３ハウジング １７ パワー素子 ２０ 外装部材としての第４ハウジング ２２、２４ ブーツ ２３、２５ タイロッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトの中間部に設けら
   れたブラシレスモータを冷却する電動パワーステアリン
   グのモータの冷却装置において、前記ブラシレスモータ
   に連結し且つステアリングシャフトを外装する左右一対
   の外装部材を設け、この外装部材に連結する伸縮自在な
   一対のブーツの他端をタイロッドに連結するとともに、
   該ブーツと、外装部材と、ブラシレスモータの各内部を
   空気通路で連通させたことを特徴とする電動パワーステ
   アリングのモータの冷却装置。
2. 【請求項２】 前記空気通路内にブラシレスモータ駆動
   用のパワー素子を設け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モータの冷却装置。