JP2007001364A - 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置のセンサ位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動パワーステアリング装置で使用される回転子の位置センサの調整の煩わしさや、位置センサを調整可能にするために装置構成が複雑化することを防止する。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置１は、ブラシレスモータを構成するモータ部７と、第２ハウジング部８とを有し、第２ハウジング部８とモータ部７との連結部分では、第２ハウジング部８側にフランジ６０を設けると共に、このフランジ６０にボルト２１を挿通可能な長孔６１を周方向に延びるように設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、電動パワーステアリング装置のセンサ位置調整方法に関する。

ブラシレスモータは、永久磁石を有する回転子と、複数のコイルを備える固定子とを有し、コイルへの通電を切り替えることで回転子を回転させるもので、近年では車両の電動パワーステアリング装置のモータ部に適用されつつある。例えば、ラックタイプの電動パワーステアリング装置においては、同軸タイプのブラシレスモータが用いられ、回転子の回転軸内にラック軸が挿入され、車体側に固定されるハウジング側に固定子が形成される。

ブラシレスモータには、コイルへの通電を切り替えるタイミングを決定するために、回転子の回転位置を検出する位置検出用のセンサが設けられているものがある。電動パワーステアリング装置の場合には、車体側に固定されるハウジング内に、円形の基板をネジで取り付け、この円形の基板上に位置センサが取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。また、位置検出用のセンサがレゾルバである場合には、レゾルバステータを板バネ部材を介してハウジング部に内嵌固定したものがある（例えば、特許文献２参照）。板バネ部材には、調整部が突設されており、レゾルバのセロ点を調整する際には、ハウジング側に設けられた調整用孔から係合治具を挿入する。係合治具を調整部に係合させて板バネ部材を軸線回りに回転させると、レゾルバステータが周方向に移動して取り付け位置が調整される。
特開２００４−３５２２４２号公報 特開２００３−１５８８５６号公報

しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置では、組立作業が終了した後に位置検出用のセンサを移動できるようにするために装置構成が複雑になり、部品点数が増えてしまっていた。このため、装置が大型すると共に、レイアウトの制約が大きくなるという問題があった。さらに、板バネ部材を回転させる係合治具を挿入する調整用孔を塞ぐ防水対策を講じる必要があった
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置のようにセンサの位置調整を容易に行うと共に、レイアウト性を向上させることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、固定子の内周側に回転子を収容したモータ部と、前記モータ部に固定可能なハウジング部とを有し、前記ハウジング部には、モータ部の回転子の位置検出用のセンサの検出部が固定され、前記モータ部は、前記ハウジング部に対して軸線回りに相対的に回転可能になっており、前記検出部と前記モータ部との位置調整が可能に構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置とした。
この電動パワーステアリング装置では、組立工程においてモータ部とハウジング部とを相対的に回転自在に仮固定する。このとき、モータ部の回転子の回転位置を検出できるように検出部が配置されるので、この状態でモータ部に対してハウジング部を軸線回りに相対的に回転させると、位置検出用のセンサの取り付け位置が調整される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記ハウジング部には、車体側に取り付ける際に用いる車体取付用部材が一体成形されていることを特徴とする。
このブラシレスモータは、車体取付用部材が一体に成形されているので、そのまま車体に取り付けて使用することができる。

請求項３に係る発明は、固定子の内周側に回転子を収容したモータ部にハウジング部を突き当てて、前記モータ部をハウジング部に対して所定範囲内で相対的に軸線回りに回転させ、前記ハウジング部に固定された前記回転子の位置検出用のセンサの検出部と、前記モータ部との位置調整を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置のセンサ位置調整方法とした。
この電動パワーステアリング装置のセンサ位置調整方法では、センサで固定子のコイルへの通電を切り替えるタイミングを正しく検出できるように、モータ部に対してハウジング部を相対的に回転させる。センサの組み付け誤差や、センサ自体の誤差が、ゼロ又は許容範囲に収まるようになったら、ハウジング部の相対的な回転を止め、この位置でモータ部にハウジング部を固定する。

本発明によれば、モータ部をハウジング部に仮固定した状態で相対的に回転可能にしたので、回転子の回転位置を検出する検出部をハウジング部に固定したままで組み付け角度調整できるようになる。したがって、電動パワーステアリング装置の構成を簡略化することができる。従来のように調整用の治具を外側から挿入する必要がなくなるので、装置構成が簡略化し、レイアウト性が向上する。さらに、防水処理が容易になる。また、センサの位置調整が容易になるので、組立工程における工数を削減でき、低コスト化が図れる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１にブラシレスモータを含むラックタイプの電動パワーステアリング装置の構成を示し、図２に図１の部分拡大図を示す。
図１及び図２に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２のステアリングシャフト３に連結されたギヤボックス４を有し、ギヤボックス４はブラケットである第１ハウジング部５に取り付けられている。第１ハウジング部５は、車体取付用部材である取付部６が一体に延設されている。第１ハウジング部５の一端部側には、モータ部７の他端部が固定されている。モータ部７の一端部には、ブラケットである第２ハウジング部８が固定されている。第２ハウジング部８には、車体取付用部材である取付部９が一体に延設されている。そして、第１ハウジング部５、モータ部７、第２ハウジング部８を順番に貫通するように、ラック軸１０が挿入されている。ラック軸１０は、ギヤボックス４内でラック・アンド・ピニオン機構を形成し、ステアリングホイールの操作に応じて軸方向に移動自在になっている。なお、ラック軸１０の両端部には、不図示のナックルアームなどを介して車輪が連結される。

第１ハウジング部５は、円筒状の基部１１を有し、基部１１の一端部側が拡径されて連結部１２が形成されている。基部１１には、取付部６が一体に延設されると共にギヤボックス４が取り付けられている。また、第１ハウジング部５の連結部１２の内周には、アンギュラベアリング１３の外周部が圧入によって固定されている。さらに、連結部１２の開口側の外周部には、シール部材１７を挿入するための環状溝１８が形成されている。環状溝１８よりも基部１１側には、環状のフランジ２０が径方向外側に突設されている。図１及び図３に示すように、このフランジ２０は、周方向で等間隔に４箇所だけ径方向外側にさらに膨出しており、ここにボルト２１を通す長孔２２が周方向に所定長だけ延びるように円弧状に形成されている。長孔２２の大きさは、ボルト２１を周方向に摺動可能ではあるが、ボルト２１を径方向には移動させないように形成されている。したがって、ボルト２１は、長孔２２の周方向の長さの範囲内で移動することが可能である。

モータ部７は、固定子３０と、固定子３０の内側に回転自在に配設される回転子３１とを有している。固定子３０は、第１ハウジング部５のフランジ２０に突き当てられる円筒状のハウジング３５と、積層鉄心３６と、積層鉄心３６にインシュレータ３７を介して巻装されたコイル３８とを有している。

固定子３０のハウジング３５の他端部は、周方向に４箇所だけ径方向外側に膨出し、これら膨出部４０のそれぞれにボルト２１を螺入するボルト孔４１（ネジ孔）が形成されている。同様に、ハウジング３５の一端部は、周方向に４箇所だけ径方向外側に膨出し、これら膨出部４０のそれぞれにボルト２１を螺入するボルト孔４１（ネジ孔）が形成されている。ハウジング３５の内周には、金属製のコアプレートを積層させた積層鉄心３６が圧入されている。コイル３８を形成する固定子巻線は、ハウジング３５に固定されたターミナル４２を介して通電されるようになっており、ターミナル４２に給電するケーブル４３は、プラグ４４を介してハウジング３５の外側に引き出されている。

回転子３１は、ハウジング３５の一端部及び他端部からそれぞれ軸線方向に突出する円筒状の回転軸４６を有している。回転軸４６の他端部は、第１ハウジング部５のアンギュラベアリング１３の内周部に圧入によって軸支されている。また、回転軸４６の他端部側の外周には、レゾルバ６３を構成するレゾルバロータ６３Ｂがブラケット４８を介して固定されている。レゾルバロータ６３Ｂは、複数の磁極を周方向に配置した環状の永久磁石から構成されている。回転軸４６の外周で固定子３０に臨む位置には、回転子マグネット５０がブラケット５１によって固定されている。回転子マグネット５０は、複数の磁極が周方向に配置されている。また、回転軸４６の他端部には、ボールナット５２が固定されている。このボールナット５２は、ラック軸１０の一部に形成されたボールネジ５３との間に複数のボール５４を介在させることでボールナット機構を形成している。なお、ボールナット５２は、第１ハウジング部５の内周に設けられたアンギュラベアリング１３に支持されており、回転軸４６と一体に回転するようになっている。

第２ハウジング部８は、ハウジング３５の一端部に突き当てて固定される連結部５６を有し、連結部５６の一端部側からは基部５７が縮径しつつ延設されている。基部５７には、取付部９が一体に設けられている。連結部５６の開口側の外周には、シール部材１７を挿入するための環状溝５９が形成されると共に、環状溝５９よりも基部５７側には、環状のフランジ６０が径方向外側に突設されている。さらに、フランジ６０は、周方向で等間隔に４箇所だけ径方向外側にさらに膨出しており、ここにハウジング３５を突き当てた状態で固定するボルト２１を通す長孔６１が周方向に延びるように形成されている。フランジ６０及び長孔６１は、図２に示す第１ハウジング部５のフランジ２０及び長孔２２と同じ形状及び配置になっている。したがって、ボルト２１は、長孔６１の周方向の長さの範囲内で移動することが可能である。また、連結部５６の内側には、ベアリング６２の外周部が固定されている。ベアリング６２よりも一端部側には、位置検出用のセンサであるレゾルバ６３の検出部となるレゾルバステータ６３Ａが環状のブラケット６４によって連結部５６の内周に固定されている。レゾルバステータ６３Ａは、積層鉄心に巻線を巻き回したコイルを有し、巻線はプラグ６５から第２ハウジング部８の外側に引き出されている。

なお、この実施の形態において、ブラシレスモータは、モータ部７、第１ハウジング部５、アンギュラベアリング１３、ベアリング６２、及びレゾルバ６３によって構成されている。また、モータ部７と第１ハウジング部５とを回転可能に支持する支持部は、ボルト孔４１と長孔２２とからなる。同様に、モータ部７と第２ハウジング部８とを回転可能に支持する支持部は、ボルト孔４１と長孔６１とからなる。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、第２ハウジング部８のフランジ６０に、ハウジング３５の一端部の端面を付き当てた状態で、ボルト２１を緩く螺入し、第２ハウジング部８とハウジング３５とを仮固定する。さらに、ハウジング３５の他端部に調整用ハウジング部（不図示）を固定する。調整用ハウジング部は、第１ハウジング部５と略同形状を有している。調整用ハウジング部を固定することで、回転子３１の回転軸４６が２ヶ所で軸支されるようになるので、モータ部７のケーブル４３から給電して積層鉄心３６に磁界を発生させ、回転子３１を回転させる。このとき、複数のコイル３８への通電を切り替えるタイミングと、レゾルバステータ６３Ａから出力される回転検出信号とからレゾルバ６３の検出誤差を調べ、この検出誤差がゼロになるか、又は予め定められている許容範囲に収まるように、第２ハウジング部８又はモータ部７の一方のみを回転子３１の軸線回りに回転させる。このとき、第２ハウジング部８の長孔６１がボルト２１に対して相対的に移動して、第２ハウジング部８とモータ部７との組み付け角度が変化する。その結果、レゾルバステータ６３Ａに対するレゾルバロータ６３Ｂの位置が調整され、検出誤差が減少する。ここで、このときの第１ハウジング部５に対するモータ部７の相対的な回転量を記録しておく。

レゾルバ６３の位置調整を行ったら、ボルト２１を締め込んでモータ部７と第２ハウジング部８とを固定する。さらに、調整用ハウジング部を取り外し、第１ハウジング部６をモータ部７に固定した後に車体に取り付ける。この際に、第１ハウジング部５の取付部９と、第２ハウジング部８の取付部９との軸線回りの位置は、車体によって予め定められているので、レゾルバ６３を位置調整したときのモータ部７の相対的な回転量を打ち消すようにして第１ハウジング部５をボルト２１で固定し、各取付部６，９が車体を基準として正しい位置に固定されるようにする。

このようにして車体に取り付けられた電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２を操舵した際の運転者の負担を軽減するように動作する。すなわち、運転者がステアリングホイール２を回転させたときに、ステアリングシャフト３などに操舵トルクが発生するので、この操舵トルクの力の方向及び大きさに応じて補助トルクを発生するように固定子３０のコイル３８に通電が行われる。その結果、固定子３０に発生する磁界によって回転子３１が回転し、ボールナット５２及びボール５４を介して連結されているボールネジ５３、すなわちラック軸１０が回転しながら軸方向に移動し、車輪の転舵がアシストされる。

この実施の形態によれば、レゾルバステータ６３Ａが固定された第２ハウジング部８のフランジ６０に長孔６１を設けたので、長孔６１の周方向の長さの範囲内で、レゾルバロータ６３Ｂを有するモータ部７と、第２ハウジング部８との組み付け角度を軸線回りに調整することが可能になる。これによって、レゾルバ６３の位置調整をブラシレスモータの外側から行うことが可能になり、調整作業が容易になる。また、レゾルバステータ６３Ａを第２ハウジング部８に対して軸線回りに回転可能に構成する必要がなくなる。したがって、第２ハウジング部８の構成が簡略化され、部品点数の削減、部品管理の手間や工数削減ができ、製造コストを削減することができる。また、従来のように、第２ハウジング部８内に位置調整用の治具を挿入する必要がなくなるので、レイアウト性に優れ、防水が容易になる。
さらに、モータ部７に対して、各ハウジング部５，８が軸線回りに独立に回転自在であるため、レゾルバ６３の位置調整の際にモータ部７を第２ハウジング部８に対して相対的に回転させても、その回転を打ち消すように第１ハウジング部５をモータ部７に対して固定することができる。これによって、取付部６，９の軸線回りの位置を車体側の固定部に適合させることが可能になり、電動パワーステアリング装置１を車体に正しく組み付けることができる。

ここで、この実施の形態の変形例を図４に示す。この電動パワーステアリング装置７０は、モータ部７１の固定子３０がラック軸１０の一端部側に延設されるハウジング７２を備えている。ハウジング７２には、車体に取り付けられる取付部９が一体に延設されている。さらに、ハウジング７２内には、ベアリング６２が固定されており、このベアリング６２に回転軸４６が軸支されている。ハウジング７２の一端部には、フランジ７３が設けられ、フランジ７３には、長孔７４が形成されている。ハウジング７２にボルト２１で固定される第１ハウジング部７５（ブラケット）は、フランジ７６とボルト孔７７（ネジ孔）とを有している。第１ハウジング部７５内には、レゾルバステータ６３Ａが固定されており、回転軸４６の一端部側に配置されたレゾルバロータ６３Ｂと共にレゾルバ６３が形成されている。さらに、第１ハウジング部７５の一端部には、フランジ７８とボルト孔７９（ネジ孔）とが形成されている。

フランジ７３及び長孔７４の配置及び形状は、図３に示すフランジ２０及び長孔２２と同じである。また、フランジ７６，７８及びボルト孔７７，７９の配置は、フランジ６０，７３及び長孔６１，７４の配置及び形状に合わせて製造されている。したがって、モータ部７１と第１ハウジング部７５とを固定する際には、長孔７４とボルト孔７７からなる支持部によって、ハウジング７２に対する第１ハウジング部７５の組み付け角度が軸線回りに調整することができる。同様に、第１ハウジング部７５と第２ハウジング部８とを固定する際には、長孔６１とボルト孔７９からなる支持部によって、第１ハウジング部７５に対する第２ハウジング部８の組み付け角度が軸線回りに調整することができる。

この電動パワーステアリング装置７０では、位置調整用の長孔７４がハウジング７２に設けられており、モータ部７１と第１ハウジング部７５とを固定した後に、第１ハウジング部７５に第２ハウジング部８を位置調整しながら組み付ける他は、前記と同様の作用及び効果を有する。

また、図５に示すように、電動パワーステアリング装置８０をモータ部８１と、ブラケットである第１ハウジング部８２とから構成しても良い。モータ部８１の固定子８３は、ラック軸１０の他端部側に延びるハウジング８５を備えている。ハウジング８５の縮径部８６には、車体に取り付けられる取付部９が一体に延設されている。さらに、ハウジング８５内には、アンギュラベアリング１３が固定されており、このアンギュラベアリング１３にボールナット５２及び回転軸４６が軸支されている。ハウジング８５の一端部側には、フランジ９０が周方向に突設されており、フランジ９０にはボルト２１を螺入するネジ孔９１が形成されている。第１ハウジング部８２は、ハウジング８５に突き当てられる保持部９２から縮径部９３が延設されている。保持部９２には、フランジ９４が径方向に突出している。フランジ９４は、フランジ９０に対応して設けられ、周方向に延びる長孔９５が形成されている。フランジ９４及び長孔９５の配置及び形状は、図３に示すフランジ２０及び長孔２２と同じである。

ここで、第１ハウジング部８２の保持部９２の内周部には、レゾルバステータ６３Ａがブラケット６４で固定されている。さらに、レゾルバステータ６３Ａの固定位置よりも縮径部９３側にはベアリング６２が圧入によって固定されている。また、第１ハウジング部８２の縮径部９３には、図１のような取付部６を設ける代わりに、別体の車体取付部材として、取付部材１００が装着される。取付部材１００は、第１ハウジング部８２の外周に沿う円弧状の本体部１０１を有し、本体部１０１からは取付部１０２が延設されている。レゾルバ６３の位置調整を行うときには、モータ部７に対して第１ハウジング部８２を仮固定した状態で周方向に回転させる。調整が済んだら、ボルト２１を締め込んでモータ部７と第１ハウジング部８２とを固定する。さらに、ハウジング８５の取付部９でモータ部８１を車体側に固定した後に、取付部材１００を第１ハウジング部８２の縮径部９３に装着し、取付部材１００の取付部１０２を車体側に固定する。

この電動パワーステアリング装置８０では、別体の取付部材１００を用いることで、車体側への取り付けが容易になる。特に、第１ハウジング部８２のみを回転させるだけでレゾルバ６３の位置調整が行えるので、作業効率が向上する。

なお、この発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、長孔２２，６１，７４，１０２の数や形状は、実施の形態に限定されない。例えば、長孔を略環状に設けるなどしても良い。
また、電動パワーステアリング装置１は、調整用ハウジング部を用いずに第１ハウジング部５を仮固定しても良い。この場合には、第１ハウジング部５を仮固定した状態でモータ部７と第２ハウジング部８との組み付け角度の調整を行う。

本発明の実施の形態に係るブラシレスモータを含むラックタイプの電動パワーステアリング装置の構成図である。 図１の部分拡大図である。 第１ブラケット部の長孔の配置を示す図である。 ブラシレスモータを含む電動パワーステアリング装置の他の形態を示す構成図である。 ブラシレスモータを含む電動パワーステアリング装置の別の形態を示す構成図である。

符号の説明

１，７０，８０ 電動パワーステアリング装置
６，９ 取付部（車体取付用部材）
７，７１，８１ モータ部
８ 第２ハウジング部
１０ ラック軸
２１ ボルト（ネジ部材）
２１，６１，７４， 長孔
４１，７７，７９ ボルト孔（ネジ孔）
３０，８３ 固定子
３１ 回転子
３８ コイル（固定子巻線）
４６ 回転軸
６３ レゾルバ（センサ）
６３Ａ レゾルバステータ（検出部）
７５，８２ 第１ハウジング部
１００ 取付部材（車体取付用部材）

Claims (3)

1. 固定子の内周側に回転子を収容したモータ部と、前記モータ部に固定可能なハウジング部とを有し、
   前記ハウジング部には、モータ部の回転子の位置検出用のセンサの検出部が固定され、前記モータ部は、前記ハウジング部に対して軸線回りに相対的に回転可能になっており、前記検出部と前記モータ部との位置調整が可能に構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ハウジング部には、車体側に取り付ける際に用いる車体取付用部材が一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 固定子の内周側に回転子を収容したモータ部にハウジング部を突き当てて、前記モータ部をハウジング部に対して所定範囲内で相対的に軸線回りに回転させ、前記ハウジング部に固定された前記回転子の位置検出用のセンサの検出部と、前記モータ部との位置調整を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置のセンサ位置調整方法。
   
   

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