JP2014180170A - モータユニット及びこれを備えた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載性に優れたモータユニット及び電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】取付ネジ４５の頭部４５ａの座面５１とカバー３５の対向面５２との間に設けられたシール構造Ｓは、対向面５２に形成され、貫通孔４３を囲むとともに座面５１に形成された挿入溝５５の内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂに対して線接触する環状の突部５３を有する。また、シール構造Ｓは、最外周接触部である外周縁５５ｂと突部５３との接触部５６ｂよりも内周側に設けられ、貫通孔４３を囲む円環状の第１及び第２内部空間５７，５８を有する。さらに、シール構造Ｓは、貫通孔４３を囲むとともに外周側に開口した開放空間５４を有しており、接触部５６ｂは、対向面５２から座面５１側に突出した部位に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータユニット及びこれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、モータとその作動を制御する制御装置とが一体的に連結されたモータユニットが知られており、例えば電動パワーステアリング装置のアシスト力を発生させる駆動源として用いられている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１６５６００号公報

ところで、上記のようなモータユニットにおいて、制御装置の電子回路（制御回路等）が構成された回路基板を覆うカバーを、該カバーの内外を貫通する貫通孔に挿通される取付ネジによって、モータケースに固定することが考えられる。しかし、このようにカバーを固定する構成では、貫通孔はネジの頭部によって塞がれるものの、該頭部の座面とカバーの座面と対向する対向面とを完全に密着させることはできず、これらの間には微小な隙間が存在する。そのため、取付ネジの近傍に水等の液体が付着すると、毛細管現象により上記微小な隙間に液体が入り込み、貫通孔を介してカバーの内側に浸入する虞がある。したがって、こうしたモータユニットでは、例えばエアコンダクトの直下等、液体が付着し易い箇所に配置することを避ける必要があり、その搭載性が低いといった問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、搭載性に優れたモータユニット及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するモータユニットは、モータと、前記モータの作動を制御する制御装置とが一体的に連結されたものにおいて、前記制御装置の回路基板を覆うカバーが、該カバーの内外を貫通する貫通孔に挿通される取付ネジによって、前記モータが収容されるモータケースに固定されたものであって、前記取付ネジの頭部の座面と、前記カバーの前記座面と対向する対向面との間には、液体の浸入を防ぐシール構造が設けられたことを要旨とする。

上記構成によれば、取付ネジの近傍に水等の液体が付着しても、座面と対向面との間に設けられたシール構造によって、液体が貫通孔を介してカバーの内側に浸入することが防止される。そのため、モータユニットを、そのカバー等に液体が付着し易い箇所に配置することが可能になり、その搭載性を向上させることができる。

上記モータユニットにおいて、前記シール構造は、前記座面と前記対向面との接触部のうちの最も外周側に位置する最外周接触部よりも内周側に設けられ、前記貫通孔を囲む環状の内部空間を有することが好ましい。

ここで、毛細管現象は、微小な隙間に液体が入り込む現象であるため、隙間が大きくなると、毛細管現象による液体の移動は抑制される。そのため、上記構成では、毛細管現象により座面と対向面との間の微小な隙間に入り込んだ液体が、内部空間に到達すると、それ以上内周側に移動し難くなる。これにより、部品点数を増加させることなく、液体がカバーの内側に浸入することを防止できる。

上記モータユニットにおいて、前記シール構造は、前記座面及び前記対向面のいずれか一方に設けられ、前記貫通孔を囲む環状の突部を有し、前記突部は、前記座面及び前記対向面の他方に対して線接触するように形成されることが好ましい。

線接触する部位では、面接触する部位に比べ、取付ネジの締め付けによる接触圧力が高くなるため、微小な隙間が生じ難くなる。そのため、上記構成のように座面及び対向面の他方と線接触する突部を形成することで、液体がカバーの内側に浸入することを効果的に防止できる。

上記モータユニットにおいて、前記シール構造は、前記貫通孔を囲むとともに外周側に開口した開放空間を有し、前記座面と前記対向面との接触部のうちの最も外周側に位置する最外周接触部が、前記対向面から前記座面側に突出した部位に位置することが好ましい。

上記構成によれば、カバーに付着した液体が取付ネジの近傍まで移動してきても、開放空間にある程度の量の液体が溜まるまでは、座面と対向面との間に入り込めなくなる。これにより、部品点数を増加させることなく、液体がカバーの内側に浸入することを防止できる。

上記モータユニットにおいて、前記シール構造は、前記座面と前記対向面との間に挟み込まれ、前記貫通孔を囲む環状の弾性部材を有することが好ましい。
上記構成によれば、弾性部材が座面及び対向面の双方に密着することで、これらの間に微小な隙間が生じることが防止されるため、液体がカバーの内側に浸入することをしっかりと防止できる。

上記電動パワーステアリング装置は、上記いずれかの構成のモータユニットを備えたことを要旨とする。
上記構成によれば、モータユニットを、例えばエアコンダクトの直下等にも配置できるため、車両への搭載性を向上させることができる。

本発明によれば、モータユニット及び電動パワーステアリング装置の搭載性を向上させることができる。

電動パワーステアリング装置の概略構成図。 モータユニットの概略構成図。 （ａ）は第１実施形態の取付ネジ近傍の部分断面図、（ｂ）は同じくシール構造を示す拡大断面図。 （ａ）は第２実施形態の取付ネジ近傍の部分断面図、（ｂ）は同じくシール構造を示す拡大断面図。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ別例のシール構造を示す拡大断面図。

（第１実施形態）
以下、モータユニット及び電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の第１実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、ＥＰＳ１において、ステアリングホイール２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸８、中間軸９、及びピニオン軸１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、アシスト力を発生させる駆動源として用いられるモータユニット１４を備えている。本実施形態のＥＰＳ１は、コラム軸８を回転駆動する所謂コラム型のＥＰＳとして構成されており、モータユニット１４は、ウォーム＆ホイール等の減速機構１５を介してコラム軸８に連結されている。そして、モータユニット１４の回転を減速機構１５により減速してコラム軸８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。

次に、モータユニットの構成について説明する。
図２に示すように、モータユニット１４は、モータ２１と、モータ２１の作動を制御する制御装置（ＥＣＵ）２２とを備えており、モータ２１と制御装置２２とは一体的に連結されている。なお、本実施形態のモータユニット１４は、図示しないエアコンダクトの略直下において、モータ２１の軸線が鉛直方向（重力方向）に略沿うとともに制御装置２２がモータ２１の上方に位置する姿勢で車両に搭載されている。

モータ２１は、モータケース２３内に収容されたステータ２４と、ステータ２４の径方向内側において回転可能に支持されたロータ２５とを備えたブラシレスモータとして構成されている。ロータ２５の制御装置２２側には、該ロータ２５の回転角を検出するレゾルバ２６が設けられている。また、モータケース２３は、有底円筒状に形成されたケース本体２７と、ケース本体２７の開口端側に設けられるヒートシンク２８とを有している。なお、ケース本体２７の底部からはロータ２５と一体回転する回転軸２９の一部が突出しており、上記減速機構１５に連結されている。

制御装置２２は、回路基板である駆動基板３１と制御基板３２とを樹脂成形体３３を用いて積層した制御装置本体３４と、制御装置本体３４（回路基板）を覆うカバー３５とを備えている。駆動基板３１は、モータケース２３を構成するヒートシンク２８上にネジ等（図示略））によって固定されており、バスバー３６を介してステータ２４に接続されている。なお、駆動基板３１上には、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の回路部品が実装されることにより、モータ２１に三相の駆動電力を供給する電子回路としての駆動回路（インバータ）が構成されている。

制御基板３２は、樹脂成形体３３を介して駆動基板３１の上方に配置されており、レゾルバピン３７を介してレゾルバ２６に接続されている。なお、制御基板３２には、例えばＩＣ（集積回路）等の回路部品が実装されることにより、レゾルバ２６等からの各種信号に基づいてモータ２１の作動を制御する電子回路としての制御回路が構成されている。

図２及び図３（ａ）に示すように、樹脂成形体３３には、制御基板３２の上方に突出する筒状の雌ネジ部４１が複数形成されている。一方、カバー３５は、鉄等の金属材料からなり、有底円筒状に形成されている。カバー３５の底部３５ａには、その内外に貫通した複数の貫通孔４３が雌ネジ部４１と対応する位置に形成されている。そして、カバー３５は、貫通孔４３を介して取付ネジ４５が雌ネジ部４１に螺着されることにより制御装置本体３４を介してモータケース２３に固定されている。

このように構成されたモータユニット１４では、レゾルバ２６により検出される回転角に応じた三相の駆動電力が制御装置２２からステータ２４に供給されることによりモータ２１が駆動するようになっている。

ここで、上記のようにモータユニット１４は、エアコンダクトの直下に配置されているため、同エアコンダクトの表面に生じた水滴が落下して付着することがある。この点を踏まえ、取付ネジ４５の頭部４５ａの座面５１と、カバー３５における座面５１が対向する対向面５２との間には、貫通孔４３を介してカバー３５の内側に水等の液体が浸入することを防ぐためのシール構造Ｓが設けられている。

詳述すると、図３（ａ），（ｂ）に示すように、カバー３５の対向面５２には、貫通孔４３を囲む円環状の突部５３が該貫通孔４３と同軸上に形成されている。突部５３は、断面三角形状に形成されており、その幅（図３中、左右方向に沿った長さ）が先端側に向かうにつれて一定割合で小さくなっている。また、突部５３の内周縁部での直径は、貫通孔４３の直径よりも大きく形成されている。そして、対向面５２における突部５３の内周側に設けられた内側対向部５２ａ、及び突部５３の外周側に設けられた外側対向部５２ｂは、それぞれ平坦な形状とされている。なお、本実施形態の突部５３は、カバー３５をプレス加工により有底円筒状に成形する際に一体的に形成される。

頭部４５ａの座面５１は、その内周側に設けられた内側座部５１ａが外周側に設けられた外側座部５１ｂよりも取付ネジ４５の軸部４５ｂ側に突出した段付き形状とされている。そして、取付ネジ４５が雌ネジ部４１に螺着されることにより、内側座部５１ａは内側対向部５２ａに面接触する一方、外側座部５１ｂと外側対向部５２ｂとの間には隙間が形成される。これにより、外側座部５１ｂと外側対向部５２ｂとの間には、貫通孔４３を囲むとともに外周側に開放された円環状の開放空間５４が形成されている。なお、内側座部５１ａの直径は、突部５３の内周縁部での直径と略等しく設定されている。

また、座面５１における内側座部５１ａと外側座部５１ｂとの間の段差部５１ｃの高さ（図３における上下方向に沿った長さ）は、突部５３の高さよりも低く設定されている。そして、座面５１の外側座部５１ｂには、突部５３の先端が挿入される円環状の挿入溝５５が形成されている。挿入溝５５は、断面四角形状に形成されており、挿入溝５５の幅（図３中、左右方向に沿った長さ）は、突部５３における挿入溝５５の開口端に位置する部分での幅よりも小さく設定されている。これにより、挿入溝５５の開口端における内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂが突部５３に対してそれぞれ線接触している。そして、これら内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂと突部５３との各接触部５６ａ，５６ｂは、内側座部５１ａと内側対向部５２ａのように面接触する部位に比べ、取付ネジ４５の締め付けによる接触圧力が高くなるため、微小な隙間が生じ難くなっている。

このように構成されたシール構造Ｓでは、上記のように外側座部５１ｂと外側対向部５２ｂとの間に開放空間５４が存在することから、挿入溝５５の外周縁５５ｂと突部５３との接触部５６ｂが、座面５１と対向面５２との接触部のうちの最も外周側に位置する最外周接触部に相当する。また、この接触部５６ｂは、対向面５２から座面５１側に突出した部位（突部５３）に位置している。そして、接触部５６ｂの内周側には、貫通孔４３を囲む円環状の第１内部空間５７が、挿入溝５５と突部５３の先端部とによって区画形成されるとともに、貫通孔４３を囲む円環状の第２内部空間５８が、座面５１の外側座部５１ｂ及び段差部５１ｃと突部５３の基端部とによって区画形成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
取付ネジ４５の頭部４５ａの座面５１とカバー３５の対向面５２との間には、シール構造Ｓが設けられているため、例えば取付ネジ４５の近傍に液体が付着しても、座面５１と対向面５２との間に液体が入り込み、貫通孔４３を介してカバー３５の内側に浸入することが防止される。

詳しくは、シール構造Ｓは、開放空間５４を有しており、最外周接触部である接触部５６ｂが対向面５２から突出した部位に位置しているため、開放空間５４にある程度の液体が溜まるまでは、液体が接触部５６ｂから入り込むことが防止される。また、接触部５６ｂは、挿入溝５５の外周縁５５ｂが突部５３に対して線接触しており、上記のように微小な隙間が生じ難くなっているため、液体が接触部５６ｂに入り込み難い。

ここで、毛細管現象は、微小な隙間に液体が入り込む現象であるため、隙間が大きくなると、毛細管現象による液体の移動は抑制される。そのため、接触部５６ｂに液体が入り込んだとしても、第１内部空間５７内に到達すると、毛細管現象によって液体が内周側に移動することが抑制される。

また、第１内部空間５７内に液体が溜まり、突部５３の先端を超えて内周縁５５ａと突部５３との接触部５６ａに液体が到達しても、同接触部５６ａは線接触しているため、上記接触部５６ｂと同様に、液体が入り込み難い。さらに、接触部５６ａの内周側に第２内部空間５８が形成されているため、接触部５６ａに液体が入り込んだとしても、第２内部空間５８内に到達すると、上記第１内部空間５７内に到達した場合と同様に、毛細管現象によって液体が内周側に移動することが抑制される。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）座面５１と対向面５２との間に設けたシール構造Ｓによって、液体が貫通孔４３を介してカバー３５の内側に浸入することが防止されるため、モータユニット１４を、カバー３５等に液体が付着し易い箇所であるエアコンダクトの直下に配置することができる。これにより、モータユニット１４の搭載性を向上させることができ、ひいてはＥＰＳ１の車両への搭載性を向上させることができる。

また、コラム型のＥＰＳでは、例えば運転者が飲料等をこぼした際にステアリングホイール２及びステアリングシャフト３をつたってモータユニット１４に付着する虞がある。そのため、本実施形態のようにシール構造Ｓが設けられたモータユニット１４をコラム型のＥＰＳの駆動源として用いる効果は大である。

（２）座面５１と対向面５２との間に、第１及び第２内部空間５７，５８を設けることで、上記のように毛細管現象による液体の移動を抑制したため、部品点数を増加させることなく、液体がカバー３５の内側に浸入することを防止できる。

（３）対向面５２に突部５３を形成し、この突部５３が座面５１に形成された挿入溝５５の内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂと線接触するようにしたため、これら突部５３と内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂとの接触部５６ａ，５６ｂに微小な隙間が生じ難くなる。これにより、液体が接触部５６ａ，５６ｂに入り込んで、カバー３５の内側に浸入することを効果的に防止できる。

（４）座面５１と対向面５２との間に外周側に開口した開放空間５４を形成し、接触部５６ｂが対向面５２から座面５１側に突出した部位に位置するようにした。そのため、カバー３５に付着した液体が取付ネジ４５の近傍まで移動してきても、開放空間５４にある程度の量の液体が溜まるまでは、接触部５６ｂから内周側に入り込めなくなる。これにより、部品点数を増加させることなく、液体がカバー３５の内側に浸入することを防止できる。

（第２実施形態）
次に、モータユニット及びＥＰＳの第２実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第１実施形態との主たる相違点は、シール構造のみである。このため、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の対向面５２は、その略全域に亘って平坦な形状に形成されている。本実施形態のシール構造Ｓは、ゴム等の弾性材料からなる円環状の弾性部材（Ｏリング）６１を有している。そして、弾性部材６１は、貫通孔４３を囲むように該貫通孔４３と同軸上に配置された状態で、座面５１の外側座部５１ｂと対向面５２との間に挟み込まれている。

以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（５）座面５１と対向面５２との間に円環状の弾性部材６１を挟み込んだため、この弾性部材６１が座面５１及び対向面５２の双方に密着することで、これらの間に微小な隙間が生じることが防止される。これにより、液体がカバー３５の内側に浸入することをしっかりと防止できる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第１実施形態では、突部５３が挿入溝５５の内周縁５５ａ及び外周縁５５ｂの２箇所と線接触するようにしたが、これに限らず、例えば突部５３の先端が挿入溝５５の底面のみの１箇所と線接触するようにしてもよい。また、対向面５２に突部５３を形成せず、座面５１に突部を形成してもよい。なお、突部５３の形状は、座面５１又は対向面５２に対して線接触すればよく、例えば断面半円形状等、適宜変更可能である。

・上記第１実施形態では、座面５１の外側座部５１ｂと対向面５２の外側対向部５２ｂとの間に開放空間５４を設け、最外周接触部となる接触部５６ｂが対向面５２から座面５１側に突出した部位に位置するようにした。しかし、これに限らず、例えば図５（ａ）に示すように、外側座部５１ｂの外周縁部を外側対向部５２ｂに接触するように形成し、開放空間５４を設けなくてもよい。このように構成しても、上記第１実施形態の（１）〜（３）と同様の効果を奏することができる。

・上記第１実施形態では、突部５３を座面５１に対して線接触するように形成したが、これに限らず、例えば図５（ｂ）に示すように、座面５１の外側座部５１ｂを平坦な形状とし、突部５３を断面四角形状とすることで、線接触しないように形成してもよい。なお、図５（ｂ）に示す例では、突部５３が段差部５１ｃとの間に間隔を空けて設けられており、これらの間に内部空間７１が形成されている。このように構成しても、上記第１実施形態の（１），（２），（４）と同様の効果を奏することができる。

・上記第１実施形態において、座面５１と対向面５２との間に開放空間５４を設け、最外周接触部が対向面５２から座面５１側に突出した部位に位置することのみでシール構造Ｓを構成してもよい。図５（ｃ）に示す例では、座面５１の外側座部５１ｂは平坦な形状とされ、突部５３は断面四角形状に形成されるとともに、外側座部５１ｂ及び段差部５１ｃに接触している。このように構成しても、上記第１実施形態の（１），（４）と同様の効果を奏することができる。

・上記第１実施形態において、内部空間のみでシール構造Ｓを構成してもよい。図５（ｄ）に示す例では、座面５１の内側座部５１ａ及び外側座部５１ｂは同一平面状に形成されるとともに、内側座部５１ａと外側座部５１ｂとの間に円環状の環状溝７２が形成されており、環状溝７２内が内部空間７３として構成されている。また、対向面５２は、その略全域に亘って平坦な形状とされている。このように構成しても、上記第１実施形態の（１），（２）と同様の効果を奏することができる。

・上記各実施形態では、カバー３５を、取付ネジ４５を制御装置本体３４に設けられた雌ネジ部４１に螺着することにより該制御装置本体３４を介してモータケース２３に固定したが、これに限らず、例えばモータケース２３にネジ穴を形成し、このネジ穴に取付ネジ４５を螺着することでカバー３５をモータケース２３に直接固定してもよい。

・上記各実施形態では、ＥＰＳ１をコラム型のＥＰＳとしたが、これに限らず、例えばピニオン軸１０を回転駆動する所謂ピニオン型のＥＰＳとしてもよい。
・上記各実施形態では、モータユニット１４をアシスト力を発生させるための駆動源として用いたが、これに限らず、例えば油圧を発生させるポンプの駆動源等、他の用途に用いてもよい。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１４…モータユニット、２１…モータ、２２…制御装置、２３…モータケース、３１…駆動基板、３２…制御基板、３３…樹脂成形体、３４…制御装置本体、３５…カバー、４１…雌ネジ部、４３…貫通孔、４５…取付ネジ、４５ａ…頭部、４５ｂ…軸部、５１…座面、５１ａ…内側座部、５１ｂ…外側座部、５１ｃ…段差部、５２…対向面、５２ａ…内側対向部、５２ｂ…外側対向部、５３…突部、５４…開放空間、５５…挿入溝、５５ａ…内周縁、５５ｂ…外周縁、５６ａ，５６ｂ…接触部、５７…第１内部空間、５８…第２内部空間、６１…弾性部材、７１，７３…内部空間、７２…環状溝、Ｓ…シール構造。

Claims (6)

1. モータと、前記モータの作動を制御する制御装置とが一体的に連結されたモータユニットにおいて、
   前記制御装置の回路基板を覆うカバーが、該カバーの内外を貫通する貫通孔に挿通される取付ネジによって、前記モータが収容されるモータケースに固定されたものであって、
   前記取付ネジの頭部の座面と、前記カバーの前記座面と対向する対向面との間には、液体の浸入を防ぐシール構造が設けられたことを特徴とするモータユニット。
2. 請求項１に記載のモータユニットにおいて、
   前記シール構造は、前記座面と前記対向面との接触部のうちの最も外周側に位置する最外周接触部よりも内周側に設けられ、前記貫通孔を囲む環状の内部空間を有することを特徴とするモータユニット。
3. 請求項２に記載のモータユニットにおいて、
   前記シール構造は、前記座面及び前記対向面のいずれか一方に設けられ、前記貫通孔を囲む環状の突部を有し、
   前記突部は、前記座面及び前記対向面の他方に対して線接触するように形成されたことを特徴とするモータユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータユニットにおいて、
   前記シール構造は、前記貫通孔を囲むとともに外周側に開口した開放空間を有し、
   前記座面と前記対向面との接触部のうちの最も外周側に位置する最外周接触部が、前記対向面から前記座面側に突出した部位に位置することを特徴とするモータユニット。
5. 請求項１に記載のモータユニットにおいて、
   前記シール構造は、前記座面と前記対向面との間に挟み込まれ、前記貫通孔を囲む環状の弾性部材を有することを特徴とするモータユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータユニットを備えた電動パワーステアリング装置。