JP2007124863A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、レゾルバに対するハーネスの取り回しを軽減し、かつ防水のための施工が不要であり、確実にモータの回転状態を検出する。
【解決手段】レゾルバロータ５６及びレゾルバ検出部５８とを、ＥＰＳモータ１０のケース１２の外部に配設したため、密封性が向上する。また、レゾルバをギヤボックスユニット５０のレゾルバステータ６０に位置したことで、ＥＰＳモータ１０のヨーク長を短縮することができ、全体として小型化を実現することができる。さらに、レゾルバ検出部５８からコントローラへ配線するハーネスの取り回しも容易となり、防水のためのシールの施工も簡単にでき、組付作業性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源であるモータと、当該モータの駆動力を変速する変速機構部と、で構成されたモータユニットに関する。

従来、車両におけるステアリングを作動させる場合のアシストとして、電動パワーステアリングユニットが適用されている。この電動パワーステアリングユニットの駆動源であるモータ（以下、「ＥＰＳモータ」という）は、回転位置を検出するためのレゾルバが内蔵されている（特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１及び特許文献２に記載のＥＰＳモータでは、当該ＥＰＳモータの出力軸（駆動軸）の出力端近傍にレゾルバロータが配置されており、前記出力軸側に取り付けられたレゾルバロータの回転を、当該レゾルバロータの外周に対応して配置されたレゾルバ検出部によって検出し、前記レゾルバ検出部の検出信号をレゾルバハーネスを介してＥＰＳモータ外部のコントローラ等に電気信号として送出している。

一方、レゾルバを駆動軸の出力端ではなく、出力端とは反対側の端部に取り付けた構造としたものもある（以下、変形構造）。
特開２００４−３２２８１４公報 特開２００２−３５４７５５公報

しかしながら、上記特許文献１又は特許文献２、或いは変形構造のＥＰＳモータでは、少なくともＥＰＳモータの一部としてレゾルバが存在するため、組付時の作業効率が悪い。また、モータヨーク長あるいは変速機構部軸長が延びてしまい、レイアウト的に小型化の妨げとなり、コンパクトにしたいという要求に応えられない場合がある。

また、ＥＰＳモータの内部に設けたレゾルバ検出部からハーネスを取り回さなければならず、防水性を確保するための栓を幾多にも設けなければならない。

さらに、モータヨークとは別にレゾルバ用のカバーが必要となり、このカバーを対象とした防水のためのシール等が必要であり、複雑化を招いている。

本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造で、レゾルバに対するハーネスの取り回しを軽減し、かつ防水のための施工が不要であり、確実にモータの回転状態を検出することができるモータユニットを得ることが目的である。

本発明は、密閉された空間内に駆動力発生部を備えたモータと、当該駆動力発生部で発生した駆動力を前記モータから突出する駆動軸を介して受け、当該駆動力を変速する変速機構部と、で構成されたモータユニットであって、前記駆動軸が連結される変速機構部側に設けられ、前記モータから突出する駆動軸の軸方向端部を囲むレゾルバステータと、前記レゾルバステータによって囲まれた駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の回転位置検出の基準となるレゾルバロータと、前記レゾルバステータの内周面に配置されて前記レゾルバステータと前記レゾルバロータとの間隙の変化から前記駆動軸の回転位置を検出するレゾルバ検出部と、を有している。

本発明によれば、レゾルバ検出部及びレゾルバロータをモータユニット外に配設したため、レゾルバ検出部と、例えばコントローラとを配線するハーネスの取り回しの自由度を増すことができる。また、モータユニット内の部品点数を低減することで、駆動力発生部を小型化（例えば、モータヨーク長の短縮）を実現することができる。

さらに、変速機構部は、モータからの駆動軸と同一回転するため、この変速機構部側にレゾルバ検出部を設けても、モータの回転状態を確実に検出することができる。

上記発明において、前記モータから突出する駆動軸の軸方向端部が拡径され、当該拡径された軸方向端部の外周側に前記レゾルバロータが形成され、前記拡径された軸方向端部の内周側には前記変速機構部側の従動軸と連結されるメスセレーションが形成されていることを特徴としている。

モータの駆動軸を変速機構部側の従動軸に連結する構造として、モータの駆動軸の軸方向端部を拡径し、拡径された軸方向端部の内周側にメスセレーションを形成することで、変速機構部側の従動軸と確実に連結することができ、かつ当該拡径された軸方向端部の外周側をレゾルバロータに適した形状することで、狭いスペースでレゾルバを配設することができる。

以上説明した如く本発明では、簡単な構造で、レゾルバに対するハーネスの取り回しを軽減し、かつ防水のための施工が不要であり、確実にモータの回転状態を検出することができるという優れた効果を有する。

図１には、本実施の形態に係る電動パワーステアリング用のモータ（ＥＰＳモータ）１０が示されている。

ＥＰＳモータ１０は、その主要部品が円筒状のケース１２に収容され、内部空間はほぼ密閉状態とされている。

ケース１２の端面（図１の左側端面）からは、後述するロータ軸１４が突出されている。

また、ケース１２の図１の左端部側（開口側）には、ロータ軸１４と直交する方向に屈曲されたフロントブラケット１６が設けられており、本実施の形態では、このフロントブラケット１６に円板状のモータフランジ部１８がボルト１９によって取り付けられている。このため、ＥＰＳモータ１０とモータフランジ部１８とは一体化しているとともに、ケース１２の図１の左端部側（開口側）がモータフランジ部１８によって閉塞され、ケース１２の内部空間が略密閉状態とされている。

モータフランジ部１８は、変速機構部であるギヤボックスユニット５０との連結固定用としての役目を有している。

前記ロータ軸１４は、ケース１２の図１の左右端部に設けられた軸受２０によって回転自在に支持されており、ケース１２の内部ではロータ２２のロータコア２３に嵌合し、ケース１２の外部ではギヤボックスユニット５０側から突出した従動軸５２と同軸状態で連結されている。

また、ケース１２の内周面には、ロータコア２３の外周面に固定された永久磁石２５に相対向して、ステータ２４が取り付けられ、前記ロータ２２の外周面と対向している。ステータ２４には、ステータコイル２４Ａが巻き付けられている。

このステータ２４とロータ２２は、モータ１０の駆動力発生部の一要素として構成されており、ステータ２４とロータ２２との間で磁界の変化を起こすことで、両者は相対回転（実質的には、ロータ２２が回転）し、前記ロータ軸１４を介して、この回転駆動力を外部（例えば、ギヤボックス）へ出力することができる。

また、ケース１２の内方の他端部（図１の右端部）には、樹脂モールド体（図示せず）が着脱可能に配設されている。この樹脂モールド体には、ロータ２２の駆動を制御する電気部品が搭載された基板（図示せず）が装着されており、この基板に設けられた接続端子を介して、外部との電気的接続（ステータコイル２４Ａへの通電ための電力等）がなされている。

ここで、モータフランジ部１８は、ケース１２に直接接触した構造となっており、ケース１２の内方空間の熱を受けやすい配置構造となっている。

そこで、ケース１２のほぼ密閉構造を維持した状態で、モータフランジ部１８によって熱を吸収することで、ケース１２の内方空間の過熱状態を解消することが可能となる。

ここで、前記ＥＰＳモータ１０とギヤボックスユニット５０との間の駆動力の伝達として適用されるロータ軸１４は、ギヤボックスユニット５０側から突出した従動軸５２と同軸状態で連結されている。

この場合、ロータ軸１４における従動軸５２への連結側端部（軸方向端部）は、拡径され、拡径された軸方向端部（長手方向端部）の外周側にはレゾルバロータ５４が形成され、拡径された軸方向端部の内周側（中心部）には、メスセレーションとしての円溝５６が形成されている。

一方、ギヤボックスユニット５０側の従動軸５２の先端部外周には、オスセレーションが形成されており、このオスセレーションがロータ軸１４のメスセレーションに嵌合することで、ロータ軸１４の駆動力が確実にギヤボックスユニット５０側の従動軸５２に伝達されるようになっている。従動軸５２はギヤハウジング５３に軸受５５により回転自在に支持されており、従動軸５２の略中間部にはウォーム５７が形成されている。ウォーム５７にはウォームホイール５９が噛合している。このウォームホイール５９の出力軸６２はステアリングホイールに結合された入力軸に連結されている。

また、レゾルバロータ５４の外周は、後述するレゾルバ検出部５８による回転位置検出に適した形状となっており、図２（Ａ）に示される楕円形状、図２（Ｂ）に示される矩形状（正方形）、図２（Ｃ）に示される三角形状態が代表的な形状である。

上記レゾルバロータ５４は、ギヤボックスユニット５０に設けられたレゾルバステータ６０に包囲されている。レゾルバステータ６０は、円環状に形成されて、レゾルバロータ５４との間に間隙を保って配置されており、ロータ軸１４が回転してもレゾルバロータ５４がレゾルバステータ６０の内周等に干渉しないようになっている。

このレゾルバステータ６０の内周は、レゾルバロータ５４と共にレゾルバを構成するレゾルバ検出部５８となっている。すなわち、レゾルバロータ５４とレゾルバ検出部５８とは、ＥＰＳモータ１０とギヤボックスユニット５０とが前記モータフランジ部１８によって連結固定されることで、互いに対向し合うことになり、レゾルバロータ５４とレゾルバステータ６０との間隙のリラクタンスがレゾルバロータ５４の回転角度位置によって変化することに伴って、レゾルバロータ５４の回転状態（すなわち、ロータ軸１４の回転状態）をレゾルバ検出部５８によって検出することができる構造である。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

ＥＰＳモータ１０とギヤボックスユニット５０とを連結固定する前では、レゾルバ（レゾルバロータ５４、レゾルバ検出部５８）は、レゾルバロータ５４がＥＰＳモータ１０側に配設され、レゾルバ検出部５８がギヤボックスユニット５０側に配設されているため、何ら機能しない。

この状態から、モータフランジ部１８によってＥＰＳモータ１０とギヤボックスユニット５０とを連結固定する。

このとき、ロータ軸１４におけるレゾルバロータ５４の中心部に形成されたメスセレーションと、ギヤボックスユニット５０側の従動軸５２に形成されたオスセレーションとが嵌合し合うため、ロータ軸１４と従動軸５２とが同軸連結される。

上記連結が完了した状態では、レゾルバロータ５４は、ギヤボックスユニット５０のレゾルバステータ６０に包囲された状態で収容され、このレゾルバステータ６０の内周面に位置するレゾルバ検出部５８と対向する。レゾルバロータ５４の外周は、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示される如く、レゾルバ検出部５８による回転位置検出に適した形状（楕円、矩形、三角形）となっているため、ロータ軸１４が回転すると、その回転状態をレゾルバ検出部５８によって検出することが可能となる。

このように、レゾルバロータ５４及びレゾルバ検出部５８を、ＥＰＳモータ１０のケース１２の外部に配設したため、ＥＰＳモータ１０の密封性が向上する。

また、レゾルバをギヤボックスユニット５０のレゾルバステータ６０に位置したことで、ＥＰＳモータ１０のヨーク長を短縮することができ、全体として小型化を実現することができる。

さらに、レゾルバ検出部５８からコントローラへ配線するハーネスの取り回しも容易となり、防水のためのシールの施工も簡単にでき、組付作業性を向上することができる。

本実施の形態に係るＥＰＳモータとギヤボックスユニットの縦断面図である。 レゾルバロータの形状の正面図であり、（Ａ）は楕円形状、（Ｂ）は矩形状、（Ｃ）は三角形状である。

符号の説明

１０ ＥＰＳモータ
１２ ケース
１４ ロータ軸
１６ フロントブラケット
１８ フランジ
２０ 軸受
２２ ロータ
２４ ステータ
２４Ａ ステータコイル
５０ ギヤボックスユニット
５２ 従動軸
５４ レゾルバロータ
５６ 円溝
５８ レゾルバ検出部
６０ レゾルバステータ

Claims (2)

1. 密閉された空間内に駆動力発生部を備えたモータと、当該駆動力発生部で発生した駆動力を前記モータから突出する駆動軸を介して受け、当該駆動力を変速する変速機構部と、で構成されたモータユニットであって、
   前記駆動軸が連結される変速機構部側に設けられ、前記モータから突出する駆動軸の軸方向端部を囲むレゾルバステータと、
   前記レゾルバステータによって囲まれた駆動軸に取り付けられ、前記駆動軸の回転位置検出の基準となるレゾルバロータと、
   前記レゾルバステータの内周面に配置されて前記レゾルバステータと前記レゾルバロータとの間隙の変化から前記駆動軸の回転位置を検出するレゾルバ検出部と、
   を有するモータユニット。
2. 前記モータから突出する駆動軸の軸方向端部が拡径され、当該拡径された軸方向端部の外周側に前記レゾルバロータが形成され、前記拡径された軸方向端部の内周側には前記変速機構部側の従動軸と連結されるメスセレーションが形成されてなることを特徴とする請求項１記載のモータユニット。
   
   

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