JP2006103642A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コラム軸と同軸に連結された電動モータから発せられる熱を、モータハウジングの外周部に備えられた取付部から放熱することができ、取付部とモータハウジングとを一体化又は一体成形することで、部品数の削減及び組立工程の簡略化が図れ、コスト削減ができるダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 モータハウジング４の外周部にこれと一体化又は一体成形したブラケット５（取付部）を備え、車体５０の上部取付部材５１とブラケット５とを係合させることで電動パワーステアリング装置を車体５０に固定し、支持する構成としたため、ダイレクトドライブ方式の電動モータから発生する熱を、モータハウジング４及びブラケット５を介して車体５０へ放熱することができる。また、モータハウジング４とブラケット５の一体化等を行って部品数の削減及び組立工程の簡略化ができ、ブラケット５の剛性を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コラム軸と同軸に連結された電動モータにより操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置に関する。

運転者が行うステアリングホイールの操舵により加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、運転者の操舵を補助するための補助トルクを発生する電動モータとを備え、トルクセンサによって検出された操舵トルクに応じて電動モータの回転を制御し、電動モータが車両を操舵するための補助トルクを発生させることで、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置が実用化されている。

電動パワーステアリング装置には、電動モータの回転をウォームとウォームホイールとを組み合わせた減速機構により減速させてコラム軸に伝達し、操舵を補助する構成としてあるものがある。また、コラム軸と同軸に電動モータを連結し、減速機構を介さず、操舵を補助する構成としてあるダイレクトドライブ方式のものも提案されている。

電動パワーステアリング装置は、前述のどちらの構成においても、車体への取り付けのための取付部材であるブラケットを備えており、ブラケットを車体に取り付けることによって電動パワーステアリング装置を車体に固定している。従来、ブラケットは単独の部品として形成され、組立工程においてステアリング装置に取り付けられていた。従って、部品数の増加及び組立工程の複雑化によりコストが増加するという問題があり、改善策が求められていた。

そこで、アルミニウム合金製で、コラム軸を内部で回転自在に支持しているコラムハウジングと、ウォームとウォームホイールとを組み合わせた減速機構を収容するユニットハウジング、盗難防止用のロック装置を収容する収容部及び衝突時の衝撃を吸収するための衝撃吸収部材等とを一体成形し、更に、ブラケットをコラムハウジングと一体成形した電動パワーステアリング装置が提案されている（特許文献１参照）。

ブラケットとコラムハウジングとを一体成形することで、コスト削減以外にも、ブラケットの剛性が高められるという利点がある。また、ブラケットをコラムハウジングに溶接して取り付ける場合、取り付け時に発生する熱によってコラムハウジングの形状に歪みが生じる虞れがあるが、ブラケットとコラムハウジングとを一体成形とすることでこの問題は解消できる。
特開２００２−３０８１２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、コラムハウジングと交差する態様でモータハウジングを連設し、モータハウジングに電動モータを収容して、ウォームとウォームホイールとを組み合わせた減速機構を用いて電動モータの回転をコラム軸に伝達するようになっており、コラム軸と同軸に電動モータを配したダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置では、装置全体の形状が異なるため、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置と同様の構成を、ダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置にそのまま適用することはできない。このため、部品数の削減及び組立工程の簡略化によりコストを削減するために、また、取付部材の剛性を高くするために、ダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置の形状に適合できるよう取付部材を構成することが求められる。

一方、ダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置では、コラム軸と同軸に電動モータを連結するため、搭載スペースの関係上、電動モータのサイズを大きくすることが難しく、十分な補助トルクを発生させるためには、電動モータに流す電流量を増やさなければならない。電動モータに流れる電流量が増加すると、モータの発熱量が増加するため、その放熱効率を上げる必要がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、モータハウジングの外周部に、そのラジアル方向に突設した車体への取付部を備え、コラム軸と同軸に連結された電動モータから発せられる熱を、取付部を介して車体へと放熱することができ、また、取付部とモータハウジングとを一体化又は一体成形することで、部品数の削減及び組立工程の簡略化によりコストが削減できるダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置を提供することにある。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに接続されるコラム軸と、該コラム軸の中途部にて該コラム軸と同軸に連結され、操舵を補助する電動モータと、該電動モータをその内部に収容する筒形のモータハウジングとを備える電動パワーステアリング装置において、前記モータハウジングの外周部には、前記モータハウジングの外周部のラジアル方向に突設した、車体への取付部を一体的に備えることを特徴とする。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記取付部が、前記モータハウジングと一体成形してあることを特徴とする。

第１発明においては、モータハウジングの外周部にこれと一体化した取付部を備え、車体側部材と取付部とを係合させることで電動パワーステアリング装置を車体に固定し、支持する構成としたため、モータハウジングに収容した電動モータから発生する熱を、モータハウジング及び取付部を介して、車体へと放熱することができる。また、モータハウジングと取付部を一体化したため、部品数の削減及び組立工程の簡略化ができ、取付部の剛性を高めることができる。

第２発明においては、モータハウジングと取付部とを一体成形としたため、部品数の削減及び組立工程の簡略化ができ、取付部の剛性をさらに高めることができ、また、モータハウジングと取付部を一体化する工程もなくすことができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す側面図である。図において１はコラム軸であり、コラム軸１の上端部には図示しないステアリングホイールが接続してあり、コラム軸１の中途部にはコラム軸１と同軸に図示しない電動モータが連結してある。電動モータは円筒形のモータハウジング４に収納されており、モータハウジング４の上端部には円筒形のセンサハウジング３が連なって取り付けてある。モータハウジング４の下端部には、円筒形のコラムハウジング２が連なって取り付けてあり、コラムハウジング２は内部でコラム軸１を回転自在に支持している。即ち、センサハウジング３、モータハウジング４及びコラムハウジング２が連なって接続されており、コラム軸１がこれらを挿通する態様となっている。

コラムハウジング２の下端部から突出しているコラム軸１の下端部は、自在継手７を介して中間軸８に、コラム軸１の回転が伝動可能となるよう連結してある。また、中間軸８の下部は図示しないラックピニオン機構に連結してある。ステアリングホイールの操舵による回転が、コラム軸１及び中間軸８を介してラックピニオン機構に伝わり、ラックピニオン機構により車両の操向動作に変換される。

センサハウジング３の内部には、ステアリングホイールの回転操作によってコラム軸１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサが収容してあり、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じた電圧が図示しない制御部へ与えられる。制御部は操舵トルクと車速及び加速度等の走行状態に応じて、コラム軸１と同軸に連結してある電動モータの回転を制御し、電動モータの回転によりコラム軸１に操舵を補助する補助トルクが与えられる。電動モータは、ステータをモータハウジング４の内部に固定し、ロータをコラム軸１に直結したブラシレスモータである。

モータハウジング４の外周部には、車体に電動パワーステアリング装置を取り付けるための取付部として、２つの矩形板状のブラケット５、５（図２参照）が設けてあり、コラムハウジング２にはロワブラケット６が設けてある。また、車両の運転席近傍の車体５０には、電動パワーステアリング装置を取り付けるための上部取付部材５１及び下部取付部材５２が備えられている。ブラケット５が上部取付部材５１に固定され、ロワブラケット６が下部取付部材５２に固定されて、電動パワーステアリング装置は車体５０に取り付けてある。

図２は、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のモータハウジング４の斜視図である。ブラケット５、５は、円筒形であるモータハウジング４の先端部近傍の外周部に、モータハウジング４の軸長方向に略平行となり相互に対向するよう、ラジアル方向に突設してある。また、ブラケット５、５には、モータハウジング４の軸長方向と略平行の方向に長い楕円形の案内孔９、９がそれぞれ設けてある。ブラケット５、５は車体５０の上部取付部材５１に挟持されており、案内孔９、９には六角ボルト５３が挿通されて、モータハウジング４が車体５０に固定される。

上部取付部材５１はチャネル形状としてあり、平行に突設してある２つのブラケット５、５の外側面の間の距離と同程度の距離で相互に対向する矩形の挟持板５６、５６と、挟持板５６、５６の一端部同士を連結する連結板５７とを有している。上部取付部材５１は、車体５０の運転席近傍に連結板５７が上側となるように配設してあり、２つのブラケット５、５を挟み込むようにして挟持板５６、５６でモータハウジング４を挟持する。挟持板５６、５６には、ブラケット５、５の案内孔９、９と略直交する方向に長い楕円形の取付孔５５、５５がそれぞれ設けてある。案内孔９、９及び上部取付部材５１の取付孔５５、５５には、六角ボルト５３を挿通する。六角ボルト５３の先端が取付孔５５から突出し、突出部分にナット５４が螺合し、ブラケット５、５は固定してある。

なお、モータハウジング４及びブラケット５、５は、アルミニウム又は鉄等の金属製であり、溶接により一体化してある。溶接方法は、電子ビーム溶接及び高周波溶接等の融接、圧接又はロウ付等であり、モータハウジング４及びブラケット５、５の材質及び形状等に最も適合する溶接方法を用いる。ブラケット５、５を溶接することで、モータハウジング４に歪みが生じる虞れがある場合は、溶接後にモータハウジング４の内周面を研削することで、内部に収容する電動モータの性能低下及び組立性の悪化等をなくすことができる。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置において、モータハウジング４の内部に収容してある電動モータから発せられる熱は、モータハウジング４からブラケット５、５へ伝わり、上部取付部材５１を介して車体５０へと放熱される。

本実施の形態において、ブラケット５、５は矩形板状としたが、これに限るものではなく、台形または三角形等の別の形状であってもよい。また、モータハウジング４の外周部にブラケット５、５を２つ備える構成としたが、これに限るものではなく、ブラケット５を１つ又は３つ以上備える構成としてもよい。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジング４の斜視図である。実施の形態１においては、モータハウジング４及びブラケット５、５を溶接する構成としたが、本実施の形態においては、これらを一体成形し、単一の部品としてある。一体成形することにより、ブラケット５、５をモータハウジング４に溶接する工程及び溶接によりモータハウジング４に生じた歪みを内周面の研削によって修正する工程をなくすことができる。

図４は、本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジング４の上面図である。（ａ）は、図３に示した構成と同じものであり、（ｂ）は、本実施の形態の別の構成例を示したものである。（ａ）では、２つのブラケット５、５がモータハウジング４の軸長方向に略平行となるよう、相互に対向して形成してあるが、（ｂ）では、２つのブラケット５ａ、５ａがモータハウジング４の軸長方向に対して一定の角度を有して相互に対向するよう形成してあり、更に、同じ形状のブラケット５ｂをもう１つ、モータハウジング４のブラケット５ａ、５ａが形成してある部位の反対端に、形成する構成となっている。

図４（ｂ）に示すように、ブラケット５ａ、５ａは平行に対向するよう形成せず、一定の角度を有して対向する構成としてもよく、モータハウジング４の軸長方向に対するブラケット５ａ、５ａの角度も任意であって良い。また、モータハウジング４にブラケット５ａ、５ａを２つ備える構成としたが、これに限らず１つ又は３つ以上を備える構成であってよい。この場合は車体５０に備えられる上部取付部材５１の形状及び設置数は最適なものとなるよう構成する。

実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置のその他の構成は、実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の構成と同様であるため、同様の箇所には同符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジング４の斜視図である。実施の形態２においては、案内孔９、９を備える矩形板状のブラケット５、５をモータハウジング４と一体成形する構成としたが、本実施の形態においては、モータハウジング４の外周部に車体５０へ電動パワーステアリング装置を取り付けるための凸状の取付部５ｃを一体成形し、取付部５ｃの上部には車体５０側と接する平滑な取付面１１を形成する構成としてある。取付面１１の面積を大きくし、車体５０側と接する面積を大きくすることで、より高い効率でモータハウジング４内の電動モータが発する熱を放熱することができる。また、取付面１１には２つのネジ穴１０、１０が穿設してあり、六角ボルト５３、５３にて上部取付部材５１ａに取り付けてある。

上部取付部材５１ａは、車体５０の運転席近傍に備えてあり、取付部５ｃの取付面１１と接するように取り付けるための取付板５８を有している。取付板５８にはモータハウジング４の軸長方向と略平行となる方向に長い楕円形の取付孔５５ａ、５５ａが設けてあり、六角ボルト５３、５３が取付孔５５ａ、５５ａを挿通し、取付部５ｃのネジ穴１０、１０と螺合し、モータハウジング４を固定する。

図６は、本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジング４の一部拡大上面図である。（ａ）は、図５に示した取付部５ｃと同じ形状のものを示してあり、（ｂ）乃至（ｈ）は取付部５ｃの取付面１１の他の形状例を示している。取付面１１の形状は、（ａ）に示す矩形だけでなく、（ｂ）に示す台形であってもよく、（ｃ）に示す三角形であってもよく、（ｄ）に示す円形であってもよく、（ｅ）に示す星芒形であってもよく、また、（ｆ）乃至（ｈ）に示すような複数の直線及び曲線を組み合わせた形状であってもよい。取付面１１の形状は図６に図示した形状に限らず、その他の車体５０に適した形状であればよく、また、取付面１１の向きも任意である。

また、取付面１１に穿設するネジ穴１０、１０を２つとしたが、これに限らず、１つまたは３つ以上としてもよく、ネジ穴１０、１０を穿設する位置も図６に示す位置に限らない。更に、取付部５ｃをモータハウジング４の外周部に１つ一体成形する構成としたが、これに限らず、２つ以上の取付部を一体成形してもよい。

実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置のその他の構成は、実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置の構成と同様であるため、同様の箇所には同符号を付して詳細な説明を省略する。

本発明の実施の形態においては、車体５０とブラケット５（５ａ、５ｂ）又は取付部５ｃとを六角ボルト５３を用いて固定しているが、これに限らず、例えば溶接により固定してもよい。また、モータハウジング４の外周部の上端部近傍にブラケット５（５ａ、５ｂ）又は取付部５ｃを備える形態を示したが、ブラケット５（５ａ、５ｂ）又は取付部５ｃの位置は任意の位置でよい。また、モータハウジング４にブラケット５（５ａ、５ｂ）又は取付部５ｃを一体化又は一体成形する構成としたが、その他にロワブラケット６を一体化又は一体成形する構成としてもよく、また、ステアリング装置がチルト機構またはテレスコ機構を有する場合には、チルト機構を取り付けるための取付部材又はテレスコ機構を取り付けるための取付部材をモータハウジング４に一体化又は一体成形する構成としてもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す側面図である。 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のモータハウジングの斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジングの斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジングの上面図である。 本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジングの斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置のモータハウジングの一部拡大上面図である。

符号の説明

１ コラム軸
４ モータハウジング
５、５ａ、５ｂ ブラケット（取付部）
５ｃ 取付部
９ 案内孔
１０ ネジ穴
１１ 取付面

Claims (2)

1. ステアリングホイールに接続されるコラム軸と、
   該コラム軸の中途部にて該コラム軸と同軸に連結され、操舵を補助する電動モータと、
   該電動モータをその内部に収容する筒形のモータハウジングと
   を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記モータハウジングの外周部には、前記モータハウジングの外周部のラジアル方向に突設した、車体への取付部を一体的に備えること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記取付部は、前記モータハウジングと一体成形してある請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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