JP2004129398A - 電動パワーステアリング装置の電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の電動モータは、ハーネス引出口が例えば右ハンドル用の１だけであることから左ハンドル用に適用した場合にモータハーネスの取り回しが複雑になると共に、長尺になり振動によるストレスを受けやすい。
【解決手段】内周面に複数の永久磁石が固定されたモータハウジング１５と、該モータハウジングの内部に回転自在に設けられたモータ軸と、モータ軸の外周に固定されて、外周面が前記永久磁石と対向配置されたアーマチュアコイルと、アーマチュアコイルにハーネス４３，４４を介して電流を供給するブラシとを備えている。前記モータハウジングの端部下部のほぼ対称位置に、前記ハーネスを引き出すハーネス引出口５１，５２を２つ形成し、車室内でのステアリングホイールの左右の配設位置に応じて、前記いずれか一方のハーネス引出口を開口するようにした。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータの改良、特にモータハウジングなどの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータとしては仕様や大きさなどに応じて様々な構造のものが提供されており、その１つとして以下の特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
概略を説明すると、この電動モータは、ブラシタイプのＤＣモータであって、円筒状のヨークとして機能するモータハウジングの内部に、モータ軸やアーマチュアコイルなどの各構成部品が収容されていると共に、モータハウジングの端部には前記アーマチュアコイルに電流を供給するハーネスのコネクタを接続する１つのハーネス引出口がほぼ重力方向と反対の上向きに形成されている。
【０００４】
そして、前記バッテリの駆動電流がハーネスからブラシ及びコミュテータを介してアーマチュアコイルに供給されて励磁されることにより、モータハウジング内周面に設けられたＮ、Ｓ極の永久磁石の磁力を介して前記モータ軸が回転し、この回転力によってウォーム歯車（減速機構）を介して出力軸側に操舵アシスト力を伝達するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３４６１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動パワーステアリング装置の電動モータにあっては、前記コネクタ接続口が１つだけであることから、例えばステアリングホイールが左側に配置された、いわゆる左ハンドル仕様の車両の電動パワーステアリング装置に適用した場合には、右ハンドル仕様の場合とは逆に、ステアリングシャフトの右側に配置されることになるから、ハーネスの取り回しが複雑になってしまうばかりか、該ハーネス自体が比較的長くなってしまう。
【０００７】
この結果、レイアウトの自由度が制約されるばかりか、電動パワーステアリング装置の組付作業が煩雑になり、該作業能率の低下を招くと共に、長尺なハーネスが車両の振動に影響されてストレスを発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、前記従来の電動パワーステアリング装置の電動モータの技術的課題に鑑みて案出したもので、左右いずれかに配置されたステアリングホイールに対応可能としつつハーネスの取り回しを単純化できる電動モータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、とりわけ、モータハウジングの端部下部のほぼ対称位置に、ハーネスを引き出すハーネス引出口を２つ形成し、車室内でのステアリングホイールの左右の配設位置に応じて、前記いずれか一方のハーネス引出口を開口することを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、ステアリングホイールが例えば国内仕様のように、いわゆる右ハンドルの場合には、前記モータハウジングのハーネス引出口をステアリングシャフトの左側に効率良く配置して、一方のハーネス引出口を用いてハーネスを引き出すことにより、ハーネスの長さを最短にすることができ、該ハーネスの取り回しを単純化することが可能になる。一方、ステアリングホイールが例えば外国仕様のように、いわゆる左ハンドルの場合には、同じモータハウジングを用いて、今度はハーネス引出口をステアリングシャフトの右側に効率良く配置して、他方のハーネス引出口を用いてコネクタを接続する。これによって、ハーネスの長さを同じく最短にすることができ、該ハーネスの取り回しを単純化することが可能になる。
【００１１】
したがって、本発明では、１つのモータハウジングを共用化できることから、別個に製造する場合に比較して、製造作業能率の向上が図れると共に、ハーネスの短尺化によって車両の振動からの影響が受けにくくなり、ハーネスのストレスの発生を防止することが可能になる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記一方側のハーネス引出口を基準として、他方側のハーネス引出口にコネクタを接続した場合には、前記ハーネスの＋電極と−電極が反対となるように配線して前記モータ軸の回転方向を一方側のハーネス引出口にコネクタを取り付け場合と反対となるように設定したことを特徴としている。
【００１３】
この発明は、請求項１に記載した発明を前提として、前記構成を採用したことにより、モータハウジングをステアリングホイールの左右の配設位置に応じて左右に配置した場合に、モータ軸の回転方向が互いに逆回転させることができる。したがって、モータハウジング内の永久磁石の配置を変更することなく、ステアリングホイールの操作方向と整合したアシストトルクを得ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明にあっては、前記永久磁石は、前記モータハウジングの内周面の円周方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配置すると共に、前記同一の極をモータハウジングの直径方向線上に対向配置したことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、請求項２の発明と同様に、モータ軸の回転方向を右ハンドル側と左ハンドル側では互いに反対方向に回転させることができる。
【００１６】
したがって、モータハウジング内の永久磁石の配置を変更することなく、ステアリングホイールの操作方向と整合したアシストトルクを得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の電動モータの実施形態を図面に基づいて説明するが、この実施形態では、ステアリングホイールの配設位置が車両前方方向に向かって右側にある場合（右ハンドル）と、左側にある場合（左ハンドル）とを図面上で分けて説明する。
【００１８】
図１は電動モータＭの縦断面図、図２は電動モータである電動モータＭが適用された電動パワーステアリング装置のトルクセンサＴＳの縦断面、図３及び図４は右ハンドルに適用した電動モータＭの配置とその永久磁石の配置状態を示し、図５及び図６は左ハンドルに適用した場合の電動モータＭの配置と永久磁石の配置状態を示している。
【００１９】
すなわち、前記電動モータＭは、手動による操舵力を検出するトルクセンサＴＳからの信号に基づいて、図外のコントロールユニットに組み込まれたマイコンによりその駆動制御が行われ、これにより、手動によるステアリングホイールの操舵力のアシスト制御が行われる。
【００２０】
前記トルクセンサＴＳは、図２に示すように構成され、図中１はハウジング、２は入力軸、３は出力軸、４はトーションバー、５は被包囲部材、６はトルク検出側包囲部材、７は温度補償側包囲部材、８はトルク検出用コイル、９は温度補償用コイル、１０はスペーサ、１１はベース部材、１２は皿ばね、１３は出力軸側ウォームホイール、１４はモータ軸側ウォームシャフトを示している。
【００２１】
前記ハウジング１は、前記トルクセンサＴＣ部分が主に収容される上部ハウジング１１０と、減速ギヤＧが主に収容される中央ハウジング１２０と、ラックＲ＆ピニオンＰ部分が主に収容される下部ハウジング１３０とに分割形成されて、それぞれ軸方向に組み付けることにより１つのハウジング１が構成されるようになっている。また、前記中央ハウジング１２０の端部には、図５に示すようにほぼ円筒状のモータハウジング１５が設けられている。
【００２２】
すなわち、中央ハウジング１２０の上部に備えた大径部１２０ａ内に上部ハウジング１１０の下端開口縁部１２１ａを挿入すると共に、フランジ部１２１ｂを中央ハウジング１２０の開口部上端面に当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により上部ハウジング１１０と中央ハウジング１２０とが締結固定される。
【００２３】
また、下部ハウジング１３０の上端部に備えた大径部１３０ａ内に中央ハウジング１２０の下部に備えた小径部１２０ｂを装着すると共に、大径部１３０ａの上端面を中央ハウジング１２０における環状段差面１２０ｃに当接係止させた状態とし、この状態で、ボルト等により中央ハウジング１２０と下部ハウジング１３０とが締結固定されるようになっている。
【００２４】
前記入力軸２および出力軸３は、前記各ハウジング１１０、１２０、１３０内に軸受けベアリング１ａ、１ｂ、１ｃを介してそれぞれ回転自在に支持された状態で、同軸上に配置されている。
【００２５】
前記トーションバー４は、前記入力軸２の軸心穴２ａ内に回転可能に挿入され、その一端が軸心穴２ａの奥側で入力軸２に対しピン２ｂで固定される一方、もう一端側は出力軸３の軸心穴３ａにスプライン結合されている。
【００２６】
また、前記入力軸２には、ステアリングホイールが連結されていて、このステアリングホイールの操舵力が、入力軸２とトーションバー４および出力軸３を経由し、出力軸３の下端に設けられたラックＲ＆ピニオンＰによりラックＲの直線運動に変換され、左右の前輪に伝達されるようになっている。
【００２７】
前記被包囲部材５は、前記トルク検出用コイル８および温度補償用コイル９で発生する磁界の磁路を構成するものであり、このためステンレス等の磁性材料で焼結加工により形成され、上部ハウジング１１０内において出力軸３の上端部（入力軸２側端部）に本体部３１とは環状段差面３２を形成して設けられた小径部３３の外周に圧入結合されている。
【００２８】
前記トルク検出用コイル８は、インピーダンス変化に基づいて入力軸２と出力軸３との間に作用するトルクを検出するためのもので、被包囲部材５の入力軸２側の面と軸方向に対面する状態で、その下面以外を包囲するヨーク部材８０を介して上部ハウジング１１０側に固定され、被包囲部材５およびヨーク部材８０を磁路とする磁界を発生させる。
【００２９】
前記温度補償用コイル９は、前記トルク検出用コイル８でトルクを検出する際に温度変化に基づく検出値の変動を修正するためのもので、被包囲部材５の出力軸３側の面と軸方向に対面する状態で、その上面以外を包囲するヨーク部材９０を介して上部ハウジング１１０側に固定され、被包囲部材５およびヨーク部材９０を磁路とする磁界を発生させる。
【００３０】
前記スペーサ１０は、非磁性体金属材であるアルミ合金材料によって形成され、トルク検出用コイル８側のヨーク部材８０と温度補償用コイル９側のヨーク部材９０との軸方向間隔を決定するために介装されるものである。
【００３１】
前記ベース部材１１は、その下端フランジ部を中央ハウジング１２０における大径部１２０ａの内側に形成された係止段部１２０ｄ上に係止させた状態で組み込まれるもので、その上端小径円筒部の内側にヨーク部材９０における本体部を収容する環状凹部が形成されている。そして、前記小径円筒部が前記スペーサ１０の下端開口部から挿入され、その上端面にヨーク部材９０の固定フランジ部を当接係止させた状態で組み付けられる。すなわち、このベース部材１１の軸方向長さにより、中央ハウジング１２０（ハウジング１）とトルク検出用コイル８および温度補償用コイル９との軸方向位置関係が決定されることになる。
【００３２】
そして、前記小径円筒部の外周面には、スペーサ１０の軸方向突部が係合する切欠部が形成されている。なお、この切欠部に軸方向突部が係合した状態で、コイルハーネス９ａの突出位置とベース部材１１に形成されたハーネス引き出し溝１１ａとが周方向において一致するようになっている。
【００３３】
前記固定フランジ部と上部ハウジング１１０の内部の軸方向中間部に形成された環状段部１１０ｂとの間に皿ばね１２を介装させた状態で中央ハウジング１２０に対する上部ハウジング１１０の組み付けおよびボルト等による締結固定が行われることにより、皿ばね１２の付勢力により両ヨーク部材８０、９０（トルク検出用コイル８、温度補償用コイル９）の位置ずれを防止し、軸方向位置関係を維持させた状態でハウジング１への組み付けが行われる。
【００３４】
前記トルク検出側包囲部材６は、導通性のある非磁性金属材であるアルミ合金材によって一体に形成され、内周側円筒部６０を、該包囲部材６より線膨張係数の低い鉄系金属材によって形成された前記入力軸２の外周にかしめることにより、入力軸２に対して組み付け固定がなされている。
【００３５】
すなわち、入力軸２は、下端部寄りの位置に形成された最大外径部２ｃの外周面に図外の周方向溝が形成されていると共に、最大外径部２ｃの軸方向に複数の図外の軸方向溝がそれぞれ形成されている。前記周方向溝は、最大外径部２ｃの長手方向のほぼ中央位置に一条形成されている一方、前記軸方向溝は、最大外径部２ｃの円周方向の１２０度の角度位置に３つ形成されている。また、この３つの軸方向溝は、その深さが周方向溝よりも深く設定されており、両溝の交差部位に凹部２ｄが形成されている。
【００３６】
一方、トルク検出側包囲部材６は、ほぼ円盤状を呈し、その内周側に円筒部６０を有しており、該内周側円筒部６０が前記入力軸２の最大外径部２ｃの外周面に被嵌状態で嵌合していると共に、ポンチ等のかしめ具で前記両溝の交差部位に対応する位置、つまり凹部２ｄとその回りの周方向溝の一部内に打ち込むことによって、凹部２ｆに食い込み状態で嵌合固定することにより、入力軸２に対しトルク検出側包囲部材６が周方向および軸方向において位置決めされた状態で組み付け固定されている。
【００３７】
そして、前記電動モータＭは、前述のように、右ハンドル仕様のものに適用されたもので、図１に示すように、ブラシタイプのＤＣモータである。すなわち、前記モータハウジング１５は、前端部のフランジ部１５ａ及びフロントブラケット２３を介して２本のボルト２１によって前記中央ハウジング１２０に固定されていると共に、円筒状のヨーク２２と、該ヨーク２２の一端開口に取り付けられたフロントブラケット２３などによって構成され、ヨーク２２の内周には、図４に示すように、円周方向に沿って複数の永久磁石２４ａ〜２４ｄが固定されていると共に、中央軸方向にはモータ軸２５がヨーク２２の他端部２２ａとフロントブラケット２３の中心部分に設けられたベアリング２６、２７によって回転自在に支持されている。
【００３８】
前記各永久磁石２４ａ〜２４ｄは、図４に示すように、ヨーク２２の内周面に円周方向に沿ってそれぞれＮ極とＳ極が交互に４つ配置されて、各２つのＮ極とＳ極がヨーク２２の直径方向線上に対向した位置に配置、つまり２つのＮ極の磁石２４ａ、２４ｃを直径方向で対向配置すると共に、その間に配置された２つのＳ極の磁石２４ｂ、２４ｄを直径方向で対向配置している。
【００３９】
前記モータ軸２５は、永久磁石２４の内周側に対向した位置に該モータ軸２５に回転力を発生させるアーマチュアコイル２８がロータ２９を介して固定されていると共に、前記フロントブラケット２３から前方へ突出した先端部２５ａにウォームシャフト１４が同軸上に連結されている。このウォームシャフト１４は、先端部が図外のベアリングによって回転自在に支持されていると共に、図２に示すように、外周に形成されたウォーム歯１４ａが前記前記ウォームホイール１３の歯部１３ａに噛み合っている。
【００４０】
また、前記アーマチュアコイル２８には、モータ軸２５と一体に回転すると共に、同時にアーマチュアコイル２８に通電するコミュテータ４０が接続されている。このコミュテータ４０に対する通電は、モータハウジング１５に固定されたブラシホルダ４１によって保持されてコミュテータ４０と電気的な接触を保持する４つのブラシ４２ａ〜４２ｄとコミュテータ方向に付勢力を与える図外のブラシスプリングとによって行われる。前記各ブラシ４２ａ〜４２ｄは、図４に示すように円周方向の９０度位置に＋電極と−電極となるように各永久磁石２４ａ〜２４ｄ間に交互に配置されている。
【００４１】
さらに、モータハウジング１５の前端部には、図１及び図３に示すように、２本のモータハーネス４３、４４の先端部を導入し、前記各ブラシ４２ａ〜４２ｄに接続する右ハンドル用と左ハンドル用の２つの第１、第２ハーネス引出口５１，５２が設けられている。具体的に説明すれば、前記両ハーネス引出口５１，５２は、３つのビス３０によって結合された前記ヨークフランジ部１５ａとフロントブラケット２３との間に設けられ、モータハウジング１５の前端部の下部に、前記１つのビス３０を中心とした左右対称位置に傾斜状に形成されていると共に、モータハウジング１５が中央ハウジング１２０に取り付けられた状態では使用側の第１ハーネス引出口５１が前方下方向へ傾斜状に配置されるようになっている。また、各ハーネス引出口５１，５２の内部には、グロメット５０が配置され、前記モータハーネス４３、４４がそれぞれ貫通している。
【００４２】
なお、図３中、前記下側の一方のモータハーネス４３を＋電極とし、上側の他方のモータハーネス４４を−電極にそれぞれ設定してある。
【００４３】
さらに、前記第１ハーネス引出口５１は、前記１つのＳ極側の永久磁石２４ｂ側に配置されて、一方のモータハーネス４３の端部が永久磁石２４ａ側に、他方のモータハーネス４４の端部が永久磁石２４ｂ側にそれぞれ接続されている。
【００４４】
一方、この電動モータＭを、図５に示すように、右ハンドル仕様に適用した場合は、モータハウジング１５が中央ハウジング１２０に取り付けられた状態では使用側の第２ハーネス引出口５２がステアリングシャフト（入力軸２）の右側に位置されていると共に、前方下方向へ傾斜状に配置されるようになっている。
【００４５】
また、前記永久磁石２４ａ〜２４ｄは、図６に示すように、Ｎ極とＳ極の配置構成を全く変更することなく、２つのＮ極の磁石２４ａ、２４ｃが直径方向で対向配置されていると共に、その間に配置された２つのＳ極の磁石２４ｂ、２４ｄも直径方向で対向配置されている。
【００４６】
そして、前記第２ハーネス引出口５２は、前記１つのＮ極側の永久磁石２４ａ側に配置され、また、図５及び図６に示すように、前記グロメット５０より延長された上側のモータハーネス４３が＋電極になっていると共に、下側のモータハーネス４４が−電極に設定されている。
【００４７】
したがって、この実施形態によれば、ステアリングホイールが前述のように右ハンドルの場合と左ハンドルの場合のいずれの場合においても、同じモータハウジング１５を用いて各ハーネス引出口５１，５２をステアリングホイールの左側あるいは右側に効率良く配置して、いずれか一方側のハーネス引出口からハーネスを引き出すようにしたため、図４及び図５に示すように、各モータハーネス４３，４４の長さを最短にすることができ、該モータハーネス４３，４４の取り回しを単純化することが可能になる。
【００４８】
このように、右ハンドルの場合と左ハンドルの場合でも、１つのモータハウジング１５を共用化できることから、別個に製造する場合に比較して、製造作業能率の向上が図れると共に、各モータハーネス４３，４４の短尺化によって車両の振動からの影響が受けにくくなり、モータハーネス４３，４４のストレスの発生を防止することが可能になる。
【００４９】
また、右ハンドル側のハーネス引出口５１を基準として、左ハンドル側のハーネス引出口５２にハーネスを引き出した場合には、前記モータハーネス４３，４４の＋電極と−電極が反対となるように配線して前記モータ軸２５の回転方向を一方側のハーネス引出口５１からハーネスを引き出した場合と反対となるように設定したため、モータハウジング１５をステアリングホイールの左右の配設位置に応じて左右に配置した場合に、モータ軸２５の回転方向を互いに逆回転させることができる。したがって、モータハウジング１５内の永久磁石２４ａ〜２４ｄの配置を変更することなく、ステアリングホイールの手動による操作方向と整合したアシストトルクを得ることができる。
【００５０】
また、前記永久磁石２４ａ〜２４ｄは、前記モータハウジング１５の内周面の円周方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配置すると共に、前記同一の極をモータハウジング１５の直径方向線上に対向配置したため、モータ軸２５の回転方向を右ハンドル側と左ハンドル側では互いに反対方向に回転させることができる。
【００５１】
したがって、モータハウジング１５内の永久磁石２４ａ〜２４ｄの配置を変更することなく、ステアリングホイールの操作方向と整合したアシストトルクを得ることができる。
【００５２】
本発明は、前記実施形態の構造に限定されるものではなく、例えば、前記実施形態ではモータハーネスをグロメット内部に貫通させて、ブラシに直接接続したが、ハーネス引出口をコネクタ接続する構造とし、前記コネクタの端子からブラシへと接続する構造としてもよい。
【００５３】
また、前記実施形態におけるブラシは、コミュテータ４０の円周方向の９０°位置に半径方向に対向して＋電極と−電極を各２個ずつ配置したが、各電極１個の配置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電動モータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態の電動モータが適用される電動パワーステアリング装置の一部を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に電動モータが右ハンドル仕様の電動パワーステアリング装置に適用された状態を示す側面図である。
【図４】同右ハンドルに適用された電動モータの概略を示す横断面図である。
【図５】本実施形態に電動モータが左ハンドル仕様の電動パワーステアリング装置に適用された状態を示す側面図である。
【図６】同左ハンドルに適用された電動モータの概略を示す横断面図である。
【符号の説明】
ＴＳ…電動パワーステアリング装置
１…ハウジング
２…入力軸
３…出力軸
８…トルク検出用コイル
９…温度補償用コイル
１５…モータハウジング
２４ａ〜２４ｄ…永久磁石
２５…モータ軸
２８…アーマチュアコイル
４２ａ〜４２ｄ…ブラシ
４３・４４…モータハーネス
５０…グロメット
５１…右ハンドル用ハーネス引出口
５２…左ハンドル用ハーネス引出口

Claims (3)

1. 内周面に複数の永久磁石が固定されたモータハウジングと、
   該モータハウジングの内部に回転自在に設けられたモータ軸と、
   該モータ軸の外周に固定されて、外周面が前記永久磁石と対向配置されたアーマチュアコイルと、
   前記アーマチュアコイルにハーネスを介して電流を供給するブラシとを備えた電動パワーステアリング装置の電動モータにおいて、
   前記モータハウジングの端部下部のほぼ対称位置に、前記ハーネスを引き出すハーネス引出口を２つ形成し、車室内でのステアリングホイールの左右の配設位置に応じて、前記いずれか一方のハーネス引出口を開口することを特徴とする電動パワーステアリング装置の電動モータ。
2. 前記一方側のハーネス引出口を基準として、他方側のハーネス引出口にコネクタを接続した場合には、前記ハーネスの＋電極と−電極が反対となるように配線して前記モータ軸の回転方向を一方側のハーネス引出口にコネクタを取り付け場合と反対となるように設定し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装置の電動モータ。
3. 前記永久磁石は、前記モータハウジングの内周面の円周方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配置すると共に、前記同一の極をモータハウジングの直径方向線上に対向配置し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装置の電動モータ。

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