JP2005312086A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】性能や組立作業性を損なうことなく、全長を短縮すること。
【解決手段】ステータ３０の内径側であって、回転駆動用永久磁石１２とセンシング用永久磁石１３との間に、ロータ１０のウォーム側を回転自在に支持する軸受８が配置してある。具体的には、軸受８は、筒状ブラケット３４を介して、樹脂モールド成形したステータ３０の内径側に取り付けてある。この軸受８は、ホールＩＣ１７とコイル１５との間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、これにより、ロータ１０の全長を短縮することができ、ひいては、ブラシレスモータの全長を短縮することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、性能や組立性を損なうことなく、全長を短縮することができる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成したものが知られている。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置に用いる電動モータは、ブラシ付きモータが主流であったが、近年、信頼性の向上と更なる効率の改善のため、ブラシレスモータに移行しつつある。
【０００４】
このブラシレスモータを備えた電動パワーステアリング装置が図２に示してある。ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。
【０００５】
このウォームホイール２には、ギヤハウジング３に軸受４等により回転自在に支持したウォーム５が噛合してある。
【０００６】
ギヤハウジング３には、フランジ（仕切板）６を介してブラシレスモータのモータカバー７が連結してある。フランジ（仕切板）６と、モータカバー７とには、それぞれ、軸受８，９を介して、ブラシレスモータのロータ１０が回転自在に支持してある。このロータ１０と、ウォーム５とは、スプライン嵌合部１１により接続してあり、両者は、軸方向移動自在且つ相対回転不能になっている。
【０００７】
ロータ１０の外径側には、筒状の回転駆動用永久磁石１２が後述する積層鉄心１５に対向して取付けてあると共に、リング状のセンシング用永久磁石１３が取付けてある。
【０００８】
モータカバー７の内径側には、筒状のステータ１４が設けてある。このステータ１４は、コイル１５を巻回した積層鉄心１６と、センシング用永久磁石１３の磁力を検出するホールＩＣ１７と、このホールＩＣ１７を搭載した基板１８と、コイル１５を結線するターミナル（ブスバー）１９とを一体的に樹脂モールド成形して構成してある。
【０００９】
また、ターミナル（ブスバー）１９には、コイル１５と接続している端子、及びホールＩＣ１７の信号を出力する端子のための電線コード２０がはんだ付け等により結線してある。
【００１０】
なお、特許文献１には、モータの全長を短縮するため、ロータの軸受とウォームの軸受とを共用したブラシレスモータが開示してある。
【００１１】
【特許文献１】
国際公開第９９／６５７５８号パンフレット
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
電動パワーステアリング装置は、昨今、搭載する車種の増加に伴って要求出力が増大しており、モータは、その出力の増大化が要望されている一方、省スペース化の観点から、そのサイズの小型化も要望されている。
【００１３】
また、ホールＩＣ１７は、コイル１５に近付け過ぎると、コイル１５から発生する磁力によって誤作動する虞れがあるため、コイル１５とは、所定間隔（所定空間）離間して配置する必要があり、モータ全長を短縮することは、困難であるといったことがある。
【００１４】
さらに、ステータ１４の外周若しくは端面に、軸受８，９を支持するブラケットやフランジを取付ける必要があり、ロータ１０の軸受８，９を含めた軸方向長さを短縮することは、困難であるといったことがある。
【００１５】
なお、特許文献１には、モータの全長を短縮するため、ロータの軸受とウォームの軸受とを共用したブラシレスモータが開示してある。
【００１６】
しかしながら、この場合には、ウォームの負荷変動によりロータの径方向位置が変位し、これに伴って、振動が発生したり、特性が変化する等の問題がある。また、組み立てに際しても、回転駆動用永久磁石を備えたロータへの鉄屑等の付着を防止するため、管理を厳しくする必要があり、ロータやステータを別々に組み込まねばならず、組立作業性を損なうため、組立工数も増加するといった問題がある。さらに、ウォームギヤ機構とブラシレスモータを組み立た後でなければ、モータを検査することができず、モータ単体で、その性能等の検査を行えないといったことがある。
【００１７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、性能や組立作業性を損なうことなく、全長を短縮することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１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印加された操舵トルクに対応して、ブラシレスモータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
ロータには、筒状の回転駆動用永久磁石と、前記ロータの回転角度を検出するための被検出体とが取付けてあり、
前記ロータに対向した筒状のステータには、コイルを巻回した積層鉄心と、前記被検出体から前記ロータの回転角度を検出する検出手段と、コイルを結線するターミナルとが一体的に樹脂モールド成形してあり、
前記ステータの内径側であって、前記回転駆動用永久磁石と前記被検出体との間に、前記ロータを回転自在に支持する少なくとも１個の軸受が配置してあることを特徴とする。
【００１９】
このように、請求項１によれば、ステータの内径側であって、回転駆動用永久磁石と被検出体との間に、ロータを回転自在に支持する少なくとも１個の軸受が配置してある。即ち、軸受は、検出手段とコイルとの間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、これにより、ロータの全長を短縮することができ、ひいては、ブラシレスモータの全長を短縮することができる。
【００２０】
また、軸受は、検出手段とコイルとの間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、軸受が磁性体である場合には、軸受は、コイルからの磁束を閉じ込める磁路を形成するため、コイルから発生する磁束が検出手段に与える影響が小さくなり、検出手段の感度を向上することができる。
【００２１】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化していることを特徴とする。
【００２２】
このように、請求項２によれば、前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化している。即ち、ステータの内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化している。そため、樹脂成形・硬化後に、金型の芯金を引っ掛かりなく引き抜くことができ、型抜きをスムーズに行うことができる。
【００２３】
また、前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化している。即ち、ステータの内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化している。そのため、軸受を取付けたロータは、最大径を有する開口部側から挿入することができ、組立作業性を改善することができる。
【００２４】
従って、組み立てに際しても、ブラシレスモータを単体で組み立てた後、ウォームギヤ機構に組み付けることができるため、組立作業性を損なうことがなく、また、ブラシレスモータ単体で、その性能等の検査を行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記ステータは、電線接続端子を一体的に有していることを特徴とする。
【００２６】
このように、請求項３によれば、ステータは、電線接続端子を一体的に有している。即ち、ステータには、コイルと接続している端子、及び検出手段の信号を出力する端子のための電線接続端子（コネクター）が一体的に成形してあるため、従来電線コードをはんだ付け等により結線していた作業を不要にすることができ、部品点数や組立工数を削減することができる。
【００２７】
さらに、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、前記被検出体は、モータ出力側端部と反対側のロータ端部に設置されていることを特徴とする。
【００２８】
このように、請求項４によれば、被検出体を、モータ出力側端部と反対側のロータ端部に備えることにより、ギヤハウジングと電線接続端子の干渉部分をなくし、形状の簡略化、防塵、防水性の向上を図ることができ、モータ組立単体時の内部への鉄くず等の侵入を防止することが可能となる。
【００２９】
さらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、前記ステータは、その外面に、前記ブラシレスモータを前記減速機に装着するためのフランジを有し、そのフランジは、ステータ軸長方向中心付近に配置してあることを特徴とする。
【００３０】
このように、請求項５によれば、ステータは、その外面に、減速機に装着するためのフランジを有している。そのため、このステータのフランジにより、ブラシレスモータを減速機に装着することができ、従来の金属製のモータカバーやその取付フランジを不要にすることができ、部品点数や組立工数の削減を図ることができ、製造コストを低減することができる。さらに、このフランジが、ステータ軸長方向中心付近に備えられることにより、モータ重心とフランジの距離を短くすることが出来、振動等によりフランジに発生する力が減少するので、フランジの必要強度を下げる、すなわち、重量や大きさを小さくすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００３３】
図１に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。
【００３４】
このウォームホイール２には、ギヤハウジング３に軸受４等により回転自在に支持したウォーム５が噛合してある。
【００３５】
ギヤハウジング３には、ブラシレスモータのモータカバー７が連結してある。ブラシレスモータのロータ１０と、ウォーム５とは、スプライン嵌合部１１により接続してあり、両者は、軸方向移動自在且つ相対回転不能になっている。
【００３６】
ロータ１０の外径側には、筒状の回転駆動用永久磁石１２が後述する積層鉄心１５に対向して取付けてあると共に、リング状のセンシング用永久磁石１３（被検出体）が取付けてある。
【００３７】
モータカバー７の内径側には、筒状のステータ３０が設けてある。このステータ３０は、コイル１５を巻回した積層鉄心１６と、センシング用永久磁石１３（被検出体）の磁界を検出して、ロータ１０の回転角度を検出するホールＩＣ１７（検出手段）と、このホールＩＣ１７を搭載した基板１８と、コイル１５を結線するターミナル（ブスバー）１９と、コイル１５と接続している端子及びホールＩＣ１７（検出手段）の信号を出力する端子のための電線接続端子（コネクター）３１とを一体的に樹脂モールド成形して構成してある。
【００３８】
なお、電線接続端子（コネクター）３１は、モールド成形する樹脂と同材質であっても、異なる材質であってもよい。
【００３９】
本実施の形態では、ステータ３０の内径側であって、回転駆動用永久磁石１２とセンシング用永久磁石１３（被検出体）との間に、ロータ１０のウォーム側を回転自在に支持する軸受８が配置してある。
【００４０】
具体的には、軸受８は、筒状ブラケット３４を介して、樹脂モールド成形したステータ３０の内径側に取り付けてある。但し、ブラケット３４を設けることなく、軸受８がステータ３０の内径側に直接取り付けてあってもよい。
【００４１】
なお、モータカバー７には、ロータ１０の反ウォーム側を回転自在に支持する軸受９が設けてある。
【００４２】
軸受８は、ホールＩＣ１７（検出手段）とコイル１５との間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、これにより、ロータ１０の全長を短縮することができ、ひいては、ブラシレスモータの全長を短縮することができる。
【００４３】
また、軸受８は、ホールＩＣ１７（検出手段）とコイル１５との間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、軸受８が磁性体である場合には、軸受８は、コイル１５からの磁束を閉じ込める磁路を形成するため、コイル１５から発生する磁束がホールＩＣ１７（検出手段）に与える影響が小さくなり、ホールＩＣ１７（検出手段）の感度を向上することができる。又、このロータ１０の角度検出のための検出手段・被検出体は、ホールＩＣ・永久磁石だけでなく、レゾルバやインダクトコーダ等を用いてもよい。
【００４４】
また、樹脂モールド成形したステータ３０は、その内径が軸方向に段階的に変化している。即ち、ステータ３０の内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化している。
【００４５】
そのため、樹脂成形・硬化後に、金型の芯金を引っ掛かりなく引き抜くことができ、型抜きをスムーズに行うことができる。
【００４６】
また、ステータ３０の内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化しているため、軸受８を取付けたロータ１０は、最大径を有する開口部側から挿入することができ、組立作業性を改善することができる。
【００４７】
従って、組み立てに際しても、ブラシレスモータを単体で組み立てた後、ウォームギヤ機構に組み付けることができるため、組立作業性を損なうことがなく、また、ブラシレスモータ単体で、その性能等の検査を行うことができる。
【００４８】
さらに、樹脂モールド成形したステータ３０には、コイル１５と接続している端子及びホールＩＣ１７（検出手段）の信号を出力する端子のための電線接続端子（コネクター）３１が一体的に樹脂モールド成形してあるため、従来電線コードをはんだ付け等により結線していた作業を不要にすることができ、部品点数や組立工数を削減することができる。
【００４９】
次に、図２は、本発明の実施の形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００５０】
本変形例では、筒状の樹脂製のステータ３０が設けてある。すなわち、このステータ３０は、コイル１５を巻回した積層鉄心１６と、センシング用永久磁石１３（被検出体）の磁界を検出して、ロータ１０の回転角度を検出するホールＩＣ１７（検出手段）と、このホールＩＣ１７を搭載した基板１８と、コイル１５を結線するターミナル（ブスバー）１９と、コイル１５と接続している端子及びホールＩＣ１７（検出手段）の信号を出力する端子のための電線接続端子（コネクター）３１とを一体的に樹脂モールド成形して構成してある。
【００５１】
ステータ３０のモータ出力側端部と反対側の厚肉端部に、ホールＩＣ１７（検出手段）と、基板１８と、ターミナル（ブスバー）１９と、電線接続端子（コネクター）３１とが配置してある。
【００５２】
また、ステータ３０のモータ出力側端部と反対側の軸受９は、筒状ブラケット９ａを介して、この厚肉端部に設けてある。
【００５３】
さらに、センシング用永久磁石（被検出体）１３は、モータ出力側端部と反対側のロータ１０の端部に設置してある。これにより、ギヤハウジング３と電線接続端子３１の干渉部分をなくし、形状の簡略化、防塵、防水性の向上を図ることができ、モータ組立単体時の内部への鉄くず等の侵入を防止することが可能となる。また、センシング用永久磁石（被検出体）１３と、ロータ１０の端部とは、は、閉塞壁３５の凹部３６内に収納してある。
【００５４】
さらに、ステータ３０は、その外面に、減速機に装着するためのフランジ３３を有している。そのため、このステータ３０のフランジ３３により、ブラシレスモータを減速機に装着することができ、従来の金属製のモータカバーやその取付フランジを不要にすることができ、部品点数や組立工数の削減を図ることができ、製造コストを低減することができる。
【００５５】
しかも、このフランジ３３は、ステータ３０の軸長方向中心付近に備えられることにより、モータ重心とフランジ３３の距離を短くすることが出来、振動等によりフランジ３３に発生する力が減少するので、フランジ３３の必要強度を下げる、すなわち、重量や大きさを小さくすることができる。
【００５６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ステータの内径側であって、回転駆動用永久磁石と被検出体との間に、ロータを回転自在に支持する少なくとも１個の軸受が配置してある。即ち、軸受は、検出手段とコイルとの間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、これにより、ロータの全長を短縮することができ、ひいては、ブラシレスモータの全長を短縮することができる。
【００５８】
また、軸受は、検出手段とコイルとの間の誤作動を防止するための空間に配置してあり、軸受が磁性体である場合には、軸受は、コイルからの磁束を閉じ込める磁路を形成するため、コイルから発生する磁束が検出手段に与える影響が小さくなり、検出手段の感度を向上することができる。
【００５９】
また、請求項２によれば、前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化している。即ち、ステータの内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化している。そため、樹脂成形・硬化後に、金型の芯金を引っ掛かりなく引き抜くことができ、型抜きをスムーズに行うことができる。
【００６０】
また、前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化している。即ち、ステータの内径は、その開口側が大径であり、奥側に進むにつれて大径から小径に段階的に変化している。そのため、軸受を取付けたロータは、最大径を有する開口部側から挿入することができ、組立作業性を改善することができる。
【００６１】
従って、組み立てに際しても、ブラシレスモータを単体で組み立てた後、ウォームギヤ機構に組み付けることができるため、組立作業性を損なうことがなく、また、ブラシレスモータ単体で、その性能等の検査を行うことができる。
【００６２】
さらに、請求項３によれば、ステータは、電線接続端子を一体的に有している。即ち、ステータには、コイルと接続している端子、及び検出手段の信号を出力する端子のための電線接続端子（コネクター）が一体的に成形してあるため、従来電線コードをはんだ付け等により結線していた作業を不要にすることができ、部品点数や組立工数を削減することができる。
【００６３】
さらに、請求項４によれば、被検出体を、モータ出力側端部と反対側のロータ端部に備えることにより、ギヤハウジングと電線接続端子の干渉部分をなくし、形状の簡略化、防塵、防水性の向上を図ることができ、モータ組立単体時の内部への鉄くず等の侵入を防止することが可能となる。
【００６４】
さらに、請求項５によれば、ステータは、その外面に、減速機に装着するためのフランジを有している。そのため、このステータのフランジにより、ブラシレスモータを減速機に装着することができ、従来の金属製のモータカバーやその取付フランジを不要にすることができ、部品点数や組立工数の削減を図ることができ、製造コストを低減することができる。さらに、このフランジが、ステータ軸長方向中心付近に備えられることにより、モータ重心とフランジの距離を短くすることが出来、振動等によりフランジに発生する力が減少するので、フランジの必要強度を下げる、すなわち、重量や大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図３】従来に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 出力軸
２ ウォームホイール
３ ギヤハウジング
４ 軸受
５ ウォーム
６ フランジ
７ モータカバー
８ 軸受
９ 軸受
９ａ 筒状ブラケット
１０ ロータ
１１ スプライン嵌合部
１２ 回転駆動用永久磁石
１３ センシング用永久磁石（被検出体）
１５ コイル
１６ 積層鉄心
１７ ホールＩＣ（検出手段）
１８ 基板
１９ ターミナル（ブスバー）
２０ 電線コード
３０ ステータ
３１ 電線接続端子（コネクター）
３３ フランジ
３４ 筒状ブラケット
３５ 閉塞壁
３６ 凹部

Claims (5)

1. ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、ブラシレスモータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   ロータには、筒状の回転駆動用永久磁石と、前記ロータの回転角度を検出するための被検出体とが取付けてあり、
   前記ロータに対向した筒状のステータには、コイルを巻回した積層鉄心と、前記被検出体から前記ロータの回転角度を検出する検出手段と、コイルを結線するターミナルとが一体的に樹脂モールド成形してあり、
   前記ステータの内径側であって、前記回転駆動用永久磁石と前記被検出体との間に、前記ロータを回転自在に支持する少なくとも１個の軸受が配置してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ステータは、その内径が軸方向に段階的に変化している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。
3. 前記ステータは、電線接続端子を一体的に有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記被検出体は、モータ出力側端部と反対側のロータ端部に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ステータは、その外面に、前記減速機に装着するためのフランジを有し、そのフランジは、ステータ軸長方向中心付近に配置してあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。

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