JP2000168591A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの組み立て及び部品の在庫管理が容易
な電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ギヤーボックス２に装着されラック、ピ
ニオンを介してステアリングホイールに連結されたラッ
クシャフト５と、ギヤーボックス２に取着され回転子４
７がラックシャフト５と同心状に回転するモータ４０
と、このモータ４０の回転子４７とラックシャフト５を
連結するボールねじ５３とを備えた電動パワーステアリ
ング装置において、モータ４０を、ギヤーボックス２に
取着されるモーターケース４１と、固定子スリーブ４６
に嵌合され該固定子スリーブ４６とともにモーターケー
ス４１に嵌合される固定子４３と、回転子スリーブ４８
の外周に取着されるとともに該回転子スリーブ４８をラ
ックシャフト５が貫通する中空の回転軸５１に取着した
回転子４７とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングホイ
ールに連結され車輪の方向を制御するシャフトに対して
同じ軸線上にアシストモータを装着した電動パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリングホイールの操舵力を軽減し
て快適な操舵性を付与するため電動パワーステアリング
装置が多用されている。

【０００３】さらに近年、車輪の方向を制御するラック
シャフトと同じ軸線上にアシストモータを装着した電動
パワーステアリング装置が利用されている。

【０００４】例えば、特開平１０−１９４１４０号に開
示された電動パワーステアリング装置がある。これは、
ラックシャフトに整流子モータを直結したものである。
即ち、シャフトと同じ軸線上に中空の回転軸を設け、こ
の回転軸に巻線形回転子を固定している。また、ギヤー
ボックスにはモータケースを取着し、これの内部に固定
子としての永久磁石を嵌合している。そして、回転子巻
線には整流子を介して通電している。

【０００５】一方、ラックシャフトには、モータに対し
て一方にラックを設け、他方にボールねじを設けてい
る。そして、モータの回転に応じてボールねじを回転さ
せて、ラックシャフトにアシストトルクとしての推力を
付加している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、モータの
長さは、電動パワーステアリング装置が利用される車種
により種々異なるものであるが、上述の構成において
は、固定子をモータケースに嵌合し、また、回転子を中
空の回転軸に固定しているので、モータの長さ即ちモー
タケース及び回転軸の寸法が変わった場合には、同じ固
定子、回転子が利用できないという問題点を有してい
る。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、モータの組み立て及び部品の在庫管
理が容易な電動パワーステアリング装置を提供するにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明が採った手段は、実施例で使用する符号を付し
て説明すると、ギヤーボックス２に装着されラック５
ｂ、ピニオン５ａを介してステアリングホイール１に連
結されたラックシャフト５と、ギヤーボックス２に取着
され回転子４７が前記ラックシャフト５と同心状に回転
するモータ４０と、このモータ４０の回転子４７と前記
ラックシャフト５を連結するボールねじ５３とを備えた
電動パワーステアリング装置において、前記モータ４０
を、前記ギヤーボックス２に取着されるモーターケース
４１と、固定子スリーブ４６に嵌合され該固定子スリー
ブ４６とともに前記モーターケース４１に嵌合される固
定子４３と、回転子スリーブ４８の外周に取着されると
ともに該回転子スリーブ４８を前記ラックシャフト５が
貫通する中空の回転軸５１に取着した回転子４７とから
構成したところに特徴を有し、固定子４３及び回転子４
７の組立が容易であり、また、モーターケース４１の寸
法が変化しても利用できるので、在庫管理が容易であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図面を参照して説明する。まず、電動式パワーステア
リングシステムに関して図８及び図９を参照して説明す
る。

【００１０】ステアリングホイール１を操作すると、そ
の操舵トルクはギヤーボックス２の入力軸３に伝達さ
れ、後述するトーションバー２１を介して出力軸４に伝
達され、出力軸４の下端のピニオン５ａを経てラック５
ｂを備えたラックシャフト５を駆動する。このラックシ
ャフト５は操舵リンク６を介して両側の車輪７の方向を
変える。

【００１１】このトーションバー２１は操舵トルクに応
じてねじれ角（トルクの検出量）が生じる。このねじれ
角に応じてポテンショメータ３０が回動される。このポ
テンショメータ３０は、図示はしないが回転するブラシ
とこれに接触する抵抗とから構成されており、回転角に
応じた電圧を出力する。この出力電圧は電気制御装置
（以下ＥＣＵと云う）８に入力される。そして、ＥＣＵ
８からの信号に基づいてモータ４０が駆動される。

【００１２】モータ４０のアシストトルクはラックシャ
フト５に付加されるので、操作性が著しく改善される。

【００１３】つぎに、トーションバー方式の操舵トルク
検出装置２０について図１０をも参照して説明する。入
力軸３及び出力軸４は、それぞれトルク検出装置用ギヤ
ーボックス５２に回転可能に取付けられている。トーシ
ョンバー２１は上端部がピン２２により入力軸３に一体
化され、下端が出力軸４の孔部４ａに一体的に圧入され
ている。従って、入力軸３に入力されたトルクは、トー
ションバー２１を介して出力軸４に伝達される。

【００１４】一方、入力軸３の外側にはスリーブ２３が
嵌合されている。このスリーブ２３には軸方向に平行な
長溝２４と、傾斜溝２５が形成されている。そして、長
溝２４には出力軸４に固定されたピン２６が挿入され、
傾斜溝２５には入力軸３に固定されたピン２７が挿入さ
れている。即ち、スリーブ２３は出力軸４に対して軸方
向には移動するが、円周方向には回転しない。

【００１５】ここで操舵トルクが入力軸３から出力軸４
へ伝達されるとき、トーションバー２１にねじり角が発
生して、入力軸３と出力軸４との間に円周方向のずれが
発生する。従って、入力軸３に固定されたピン２７は傾
斜溝２５内を移動して、スリーブ２３が寸法Ｈだけ上昇
する。操舵トルク検出装置２０は、この寸法Ｈを検出量
として取り出すもので、スリーブ２３の外周面には段部
２８が形成されている。この段部２８にはレバー３１が
接していてスリーブ２３の移動量（寸法Ｈ）を回転角と
してポテンショメータ３０に伝える。

【００１６】つぎにモータ４０について図１，図５及び
図６を参照して説明する。これは周知のブラシレスモー
タであって、後述する回転角検知センサ６１により回転
子４７の位置を検知して、図示しない制御装置により三
相用固定子巻線４５を切り換えて回転磁界を形成するも
のである。

【００１７】モータケース４１は筒状をなしており、ギ
ヤーボックス２の外周部２ｂに挿入されてねじ４２によ
り固定される。

【００１８】固定子４３は、固定子鉄心４４に三相用の
固定子巻線４５を巻回したもので、これは磁性体からな
る固定子スリーブ４６に嵌合された後、モータケース４
１に挿入され適宜な手段例えば接着、ねじ止めなどによ
り固定される。

【００１９】回転子４７は、磁性体からなる回転子スリ
ーブ４８の外周面にＮ極、Ｓ極の永久磁石４９を交互に
配置したもので、この回転子スリーブ４８を中空の回転
軸５１の外周に例えば接着により固定している。この回
転軸５１の中心部にはラックシャフト５が貫通してい
る。

【００２０】巻線４５にはモータケース４１を貫通する
電源線５０から給電される。尚、回転軸５１には、回転
子スリーブ４８とモータケース４１との間に位置してボ
ールベアリング６０が介装されている。

【００２１】モータ４０の長さは、電動パワーステアリ
ング装置が利用される車種により種々異なるものである
が、本実施例においては、予め、固定子４３及び回転子
４７を標準品種よりも長めの固定子スリーブ４６及び回
転子スリーブ４８に圧入して在庫部品として保管してお
けば、必要に応じて固定子スリーブ４６及び回転子スリ
ーブ４８の端部を所定の寸法に加工して利用することが
できる。

【００２２】回転軸５１は、図１及び図２に示すよう
に、ラック５ｂ側の端部に径大部５２が形成されてい
る。ボールねじ５３は、ボールナット５４とラックシャ
フト５に突設されたねじ部５５とから構成された周知の
構成であって、このうちボールナット５４は径大部５２
に装着されている。

【００２３】回転軸５１には、予めボールねじ５３がね
じ部５５に螺合されたラックシャフト５を図示右方向か
ら挿入し、回転軸５１の内周部のねじ部に穴あきナット
５６を螺合させてしめこむことにより、ラックシャフト
５がユニット化されている。

【００２４】尚、回転軸５１の外周部には径大部５２に
接してスラストベアリング５７が取着されている。そし
て、ギヤーボックス２の内周面２ａにユニット化された
回転軸５１を挿入しナット５８を締め付けることにより
回転軸５１はギヤーボックス２に対して回転可能に固定
される。

【００２５】本実施例においては、モータとしてブラシ
レスモータを使用したが、これに限らず、整流子モータ
を使用し、これの固定子、回転子、整流子をそれぞれス
リーブに取着させるようにしても良い。

【００２６】回転角検知センサ６１は、図１，図５及び
図７に示すように、アシストモータ４０とボールねじ５
３との間に取着されている。これは、鉄心６２に巻線６
３を巻回した固定子６４と、非円形な外形を有する回転
子６５とから構成されており、回転子６５の回転に応じ
て固定子巻線６３に正弦波電圧を発生するものである。
本実施例においては、商品名ＶＲ形レゾルバ、多摩川精
機株式会社製を使用している。

【００２７】この固定子６４は、センサスリーブ６６に
挿入された後、センサスリーブ６６とともにモータケー
ス４１に挿入され、固定子スリーブ４６とギヤーボック
ス２との間に挟着されている。

【００２８】固定子６４は、センサスリーブ６６に挿入
された状態では円周方向に回動可能であり、端部に固定
リング６７を圧入することにより軸方向に圧接・固定さ
れる。従って、固定子６４の内径は、センサスリーブ６
６に挿入されたときの圧入応力により変形することがな
いので、回転子６５間のギャップは均等に保たれる。

【００２９】また、センサスリーブ６６にはモータ４０
側の端面部に両者を仕切る磁気シールド部６８が形成さ
れている。また、回転子６５は回転軸５１の外周に装着
されている。

【００３０】つぎにこれらの組立手順について説明す
る。

【００３１】（１）回転子４７の組立 図２に示すように、回転軸５１の外周部に、図示左方向
からスラストベアリング５７を挿入し、径大部５２に当
接させてナット８０にて固定する。次いで、回転角検知
センサ６１の回転子６５を挿入するとともに永久磁石４
９を取付た回転子スリーブ４８を挿入して、回転角検知
センサ６１の回転子６５を挟着する。回転子スリーブ４
８は回転軸５１に接着剤により固定される。尚、モータ
４０の回転子４７と回転角検知センサ６１の回転子６５
とは、円周方向の取付角度を予め設定された関係位置に
調節しておく。

【００３２】（２）モータケース４１及び固定子４３の
組立 図３に示すように、モータケース４１の内周部に、図示
右方向からボールベアリング６０を挿入し、ついで固定
子４３を取着した固定子スリーブ４６を挿入する。最後
に回転角検知センサ６１の固定子６４を取付けたセンサ
スリーブ６６を挿入する。この場合、固定子６４はセン
サスリーブ６６に対して円周方向に移動可能である。

【００３３】（３）回転子４７の組み付け 図４に示すように、回転軸５１の径大部５２にボールナ
ット５４を装着し、径大部５２の内周部のねじ部（図示
せず）に穴あきナット５６を螺合させてしめ込むと、ボ
ールナット５４が回転軸５１に固定される。

【００３４】つぎに、図示左側からギヤーボックス２の
内周部２ａに挿入し、軸固定用ナット５８を螺合させて
しめこむとボールナット５４を組み込まれた回転軸５１
がギヤボックス２に回転可能に固定される。

【００３５】（４）モータケース４１の組み付け 回転角検知センサ６１の固定子６４を円周方向に移動さ
せ回転子６５との取付角度を微調整した後、固定リング
６７を圧入してセンサスリーブ６６に固定する。 つい
で、図１及び図５に示すように、回転軸５１の外周部に
図示左側からモータケース４１を挿入してギヤーボック
ス２の外周部２ｂに嵌合させてねじ４２により固定す
る。

【００３６】（５）この後、図示はしないが、ピニオン
５ａがラック５ｂに組み付けられる。

【００３７】上記実施例によれば、つぎの効果を奏す
る。 （１）固定子４３は両端が開放している固定子スリーブ
４６に組み込むので、先端が閉塞しているモーターケー
ス４１に組み付ける場合に比べて作業が容易である。 （２）モーターケース４１の長さが変更された場合で
も、モーターケース４１の段付き部（固定子スリーブ４
６との当接部）の寸法を適宜に選定し、或いは固定子ス
リーブ４６を予め長めに製作しておき、これを所望の寸
法に加工すれば、同じ部品を使用できる。従って、標準
部品を在庫として保管しておけば緊急生産に即応でき
る。 （３）回転子鉄心４９を回転子スリーブ４８の外周に取
着しているので、部品がばらつくことがなく、在庫品の
保管が容易である。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、ギヤーボックスに装着されラ
ック、ピニオンを介してステアリングホイールに連結さ
れたラックシャフトと、前記ギヤーボックスに取着され
回転子が前記ラックシャフトと同心状に回転するモータ
と、このモータの回転子と前記ラックシャフトを連結す
るボールねじとを備えた電動パワーステアリング装置に
おいて、前記モータを、前記ギヤーボックスに取着され
るモーターケースと、固定子スリーブに嵌合され該固定
子スリーブとともに前記モーターケースに嵌合される固
定子と、回転子スリーブの外周に取着されるとともに該
回転子スリーブを前記ラックシャフトが貫通する中空の
回転軸に取着した回転子とから構成したので、モータの
組み立てが容易であり、しかも部品の在庫管理が容易で
あるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す一部を破断して示す正
面図である。

【図２】 組立過程を示す第１の工程の正面図である。

【図３】 組立過程を示す第２の工程の正面図である。

【図４】 組立過程を示す第３の工程の正面図である。

【図５】 モータ及び回転角検知センサ部分の拡大断面
図である。

【図６】 モータの拡大縦断側面図である。

【図７】 回転角検知センサ部分の拡大縦断側面図であ
る。

【図８】 電動パワーステアリング装置のシステムを説
明する図である。

【図９】 操舵トルク検出装置の縦断面図である。

【図１０】 ポテンショメータの取付状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ギヤーボックス ５ ラックシャフト ５ａピニオン ５ｂラック ４０ モータ ４１ モータケース ４３ 固定子 ４４ 固定子鉄心 ４５ 固定子巻線 ４６ 固定子スリーブ ４７ 回転子 ４８ 回転子スリーブ ４９ 永久磁石（回転子鉄心） ５１ 回転軸 ５２ 径大部 ５３ ボールねじ ５４ ボールナット ５５ ねじ部 ６１ 回転角検知センサ ６２ 鉄心 ６３ 巻線 ６４ 固定子 ６５ 回転子 ６６ センサスリーブ ６７ 固定リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC50 DA15 DA63 EA01 EB11 EC22 GG01 3D033 CA02 CA03 CA16 CA20 CA21 CA28 CA29

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤーボックスに装着されラック、ピニ
   オンを介してステアリングホイールに連結されたラック
   シャフトと、 前記ギヤーボックスに取着され回転子が前記ラックシャ
   フトと同心状に回転するモータと、 このモータの回転子と前記ラックシャフトを連結するボ
   ールねじとを備えた電動パワーステアリング装置におい
   て、 前記モータを、 前記ギヤーボックスに取着されるモーターケースと、 固定子スリーブに嵌合され該固定子スリーブとともに前
   記モーターケースに嵌合される固定子と、 回転子スリーブの外周に取着されるとともに該回転子ス
   リーブを前記ラックシャフトが貫通する中空の回転軸に
   取着した回転子とから構成したことを特徴とする電動パ
   ワーステアリング装置。