JP2000168592A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転角検知センサの構造が簡単で、回転角の
検出精度の良好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に取着されたモーター
ケース４１を有し回転子４７がラックシャフト５と同心
状に回転するブラシレスモータ４０と、モータ４０の回
転子４７の位置を検知する回転角検知センサ６１と、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、回転角検知センサ６１を、モーターケース４１
に嵌合されるセンサスリーブと、このセンサスリーブに
回動可能に嵌合される巻線形固定子と、センサスリーブ
の端部に取着されて巻線形固定子を軸方向に圧接・固定
する固定リング６７と、モータ４０の回転軸５１に取着
され巻線形固定子に対向する非円形の回転子とから構成
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、ラックシャフトと同じ軸線上に中空軸を設け、こ
の中空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
て一方にラックを取付け、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、上述の構
成においては、モータは、巻線回転子を有するいわゆる
整流子モータであるので、通電のための整流子を必要と
し、コストが嵩み、また、保守に手間がかかるという問
題がある。

【０００７】そこで、整流子モータに代えてブラシレス
モータを利用することが試みられている。これは、モー
タに回転角検知センサを取付け、モータの回転位置を検
出してこれに応じてモータの三相固定子巻線を逐次切り
換えて回転磁界を形成するものである。

【０００８】この回転角検知センサは、巻線形固定子
と、モータと一体に回転する非円形の回転子とから構成
されている。この巻線形固定子はモータケースに挿入さ
れ、その外周部をモータケースを貫通してねじにより圧
接することによりモータケースに固定されている。

【０００９】この構成においては、固定子がねじの圧接
力により変形を起こし、その内径が円形にならないとい
う問題がある。これにより回転子間のギャップが回転角
度に応じて変化するので、回転角の検出精度が低下する
という新たな問題が発生する。

【００１０】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、回転角検知センサの構造が簡単で、
回転角の検出精度の良好な電動パワーステアリング装置
を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に請求項１の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５ｂ、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、前記ギヤーボック
ス２に取着されたモーターケース４１を有し回転子４７
が前記ラックシャフト５と同心状に回転するブラシレス
モータ４０と、このモータ４０に取着され該モータ４０
の回転子４７の位置を検知する回転角検知センサ６１
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、前記回転角検知センサ６１を、
モーターケース４１に嵌合されるセンサスリーブ６６
と、このセンサスリーブ６６に回動可能に嵌合される巻
線形固定子６４と、前記センサスリーブ６６の端部に取
着されて巻線形固定子６４を軸方向に圧接・固定する固
定リング６７と、前記モータ４０の回転軸５１に取着さ
れ前記巻線形固定子６４に対向する非円形の回転子６５
とから構成したので、巻線形固定子６４をセンサスリー
ブ６６に嵌合した後円周方向に回動させて回転子６５と
の関係位置を微調整することができ、また、固定リング
６７により巻線形固定子６４を軸方向に圧接・固定する
ので、巻線形固定子６４が変形することがなく、回転子
６５間のギャップが均一であるので回転角の検出精度が
向上できる。

【００１２】また、請求項２の発明は、前記センサスリ
ーブ６６は、端面部に前記モータ４０と前記回転角検知
センサ６１とを仕切る磁気シールド部６８を備えている
ので、相互間の磁気的な影響を遮断することができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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を巻回した巻線形固定子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。

【００３０】この巻線形固定子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。

【００３１】巻線形固定子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、巻線形固定子６４の内径は、セン
サスリーブ６６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。

【００３２】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。

【００３３】つぎにこれらの組立手順について説明す
る。

【００３４】（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。

【００３５】（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の巻線形固定子６４を取付けた
センサスリーブ６６を挿入する。この場合、巻線形固定
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。

【００３６】（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。

【００３７】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。

【００３８】（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。

【００３９】（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。

【００４０】上記実施例によれば、つぎの効果を奏す
る。 （１）巻線形固定子６４をセンサスリーブ６６に挿入し
た後モータケース４１に組み付けるので、組立が容易に
なる。 （２）巻線形固定子６４は、円周方向に回動可能な状態
でセンサスリーブ６６に挿入されるので、回転子６５と
の関係位置を微調整できる。 （３）巻線形固定子６４は、固定リング６７を圧入する
ことにより軸方向に圧接・固定されるので、巻線形固定
子６４の内径が変形することがなく、回転子６５間のギ
ャップは均等に保たれる。 （４）センサスリーブ６６は、端面部に前記モータ４０
と前記回転角検知センサ６１とを仕切る磁気シールド部
６８を備えているので、相互間の磁気的な影響を遮断す
ることができる。 （５）モータ４０をブラシレスモータとしたので、整流
子を必要とせず構造が簡単であり、コストを低減でき
る。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明は、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
取着されたモーターケースを有し回転子が前記ラックシ
ャフトと同心状に回転するブラシレスモータと、このモ
ータに取着され該モータの回転子の位置を検知する回転
角検知センサと、 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、前記回転角検知センサを、モー
ターケースに嵌合されるセンサスリーブと、このセンサ
スリーブに回動可能に嵌合される巻線形固定子と、前記
センサスリーブの端部に取着されて巻線形固定子を軸方
向に圧接・固定する固定リングと、前記モータの回転軸
に取着され前記巻線形固定子に対向する非円形の回転子
とから構成したので、回転角検知センサの構造が簡単
で、回転角の検出精度が良好であるという効果を奏する
ものである。

【００４２】請求項２の発明は、前記センサスリーブ
は、端面部に前記モータと前記回転角検知センサとを仕
切る磁気シールド部を備えているので、相互間の磁気的
な影響を遮断することができ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 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 巻線形固定子 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 CC30 CC48 DA15 DA63 EB11 EC22 GG01 3D033 CA03 CA04 CA20 CA28 CA29

Claims (2)

【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たモーターケースを有し
   回転子が前記ラックシャフトと同心状に回転するブラシ
   レスモータと、 このモータに取着され該モータの回転子の位置を検知す
   る回転角検知センサと、 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、 前記回転角検知センサを、 モーターケースに嵌合されるセンサスリーブと、 このセンサスリーブに回動可能に嵌合される巻線形固定
   子と、 前記センサスリーブの端部に取着されて巻線形固定子を
   軸方向に圧接・固定する固定リングと、 前記モータの回転軸に取着され前記巻線形固定子に対向
   する非円形の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。
2. 【請求項２】前記センサスリーブは、端面部に前記モー
   タと前記回転角検知センサとを仕切る磁気シールド部を
   備えていることを特徴とする請求項１記載の電動パワー
   ステアリング装置。