JP2007331428A - 電動モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアを長期にわたって安定して固定することのできる電動モータを提供すること。
【解決手段】ステータコア３８がモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に位置決めされた状態で、締結部材としてのねじ３３を用いて蓋部材３２をモータハウジング１８に締結する。締結動作に伴って、モータハウジング１８の内周とステータコア３８の外周との間の断面楔状の空所４５に、断面楔状部材４６を押し込む。断面楔状部材４６をモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に押し込む力が、モータハウジング１８および断面楔状部材４６の傾斜状カム面４７，４８の働きで、ステータコア３８の外周を締め付ける力に変換される。
【選択図】図３

Description

本発明はモータハウジングの内周にステータコアが固定される電動モータおよびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関するものである。

例えば、自動車の操舵補助用の電動モータとして、ステアリングホイールに連なるステアリングシャフトと同心に、筒状のロータを配置するブラシレスの電動モータが提案されている（例えば特許文献１参照）。
通例、電動モータの出力回転を減速する例えば遊星ギヤ機構等の減速機構を設け、電動モータの出力を増幅するようにしている。
特開２００４−１６２６号公報

しかしながら、遊星ギヤ機構のギヤ騒音等の問題がある。一方、近年の電動モータの高出力化に伴い、減速機構を廃止することが考えられている。
その場合、ロータはステアリングシャフトの外周に一体回転可能に取り付けられることになり、コイルが巻回されたステータコアがモータハウジングの内周に嵌合固定されることになる。

そのステータコアの固定方法としては、接着剤を用いて固定したり、またはステータコアをモータハウジングに圧入することが一般的である。
しかしながら、何れの固定方法においても、分解後に再固定することはできない。また、接着剤を用いる場合には、熱影響等で接着剤が劣化し、固定が不安定になるおそれがある。

そこで、本発明は、モータハウジングに対して、ステータコアを長期にわたって安定して固定することができる電動モータを提供することを目的とする。また、ステータコアの再固定も可能である電動モータを提供することを目的とする。また、上記電動モータを用いた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。

上記目的を達成するため、本発明は、一端に開口を有する筒状のモータハウジングと、このモータハウジングの内周に嵌合され、コイルが巻回された環状のステータコアと、モータハウジングに設けられステータコアをモータハウジングの軸方向の所定位置に位置決めする位置決め部と、モータハウジングの上記開口を塞ぐ蓋部材と、この蓋部材をモータハウジングの上記一端に締結するためのねじを含む締結部材と、この締結部材によって蓋部材がモータハウジングに締結される動作に伴って、ステータコアの一端の外周を締め付ける締め付け機構とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ステータコアがモータハウジングの軸方向に位置決めされた状態で、ねじ等の締結部材を用いて蓋部材をモータハウジングに締結するときに、その締結動作に伴って、締め付け機構がステータコアの一端の外周を締め付けることにより、ステータコアを位置精度良く固定することができる。
また、従来のように接着剤や圧入を用いてステータコアを固定する場合には、ステータコアの再固定は実質的に不可能であるが、本発明では、ねじを含む締結部材を一旦緩めてステータコアを再固定することも可能である。また、従来のように接着剤を用いてステータコアを固定する場合には、熱影響等により接着剤が劣化し、ステータコアの固定が不安定になるおそれがあるが、本発明では、長期にわたって安定してステータコアを固定しておくことができる。

また、上記モータハウジングの上記一端の内周とステータコアの上記一端の外周との間に、モータハウジングの他端に近づくにしたがって狭くなる断面楔状の空所が形成され、上記締め付け機構は、上記空所に押し込まれる断面楔状部材を含む場合がある（請求項２）。この場合、断面楔状部材を、上記モータハウジングの上記一端の内周とステータコアの上記一端の外周との間の空所に押し込むことにより、容易且つ確実にステータコアの一旦の外周を締め付けることができる。

また、上記蓋部材と断面楔状部材とは、単一の材料で一体に形成されている場合がある（請求項３）。この場合、部品点数を削減することができ、また、モータハウジングと断面楔状部材との相対位置精度を良好に確保することができる。
また、上記モータハウジングの上記一端の内周およびこれに対向する断面楔状部材の対向面に、モータハウジングの軸方向に対して傾斜し互いに合致する傾斜状カム面がそれぞれ形成されている場合がある（請求項４）。この場合、断面楔状部材をモータハウジングの軸方向に押し込む力が、傾斜状カム面の働きで、ステータコアの外周を締め付ける力に良好に変換される。

また、上記ステータコアの上記一端の外周およびこれに対向する断面楔状部材の対向面に、モータハウジングの軸方向に対し傾斜し互いに合致する傾斜状カム面がそれぞれ形成されている場合がある（請求項５）。この場合、断面楔状部材をモータハウジングの軸方向に押し込む力が、傾斜状カム面の働きで、ステータコアの外周を締め付ける力に良好に変換される。

上記の電動モータを用いて操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置であれば、好ましい（請求項６）。

本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動モータが適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) １は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間シャフト５と、中間シャフト５に自在継手６を介して連結されたピニオンシャフト７と、ピニオンシャフト７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。

ピニオンシャフト７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。

操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸１２と、ピニオンシャフト７に連なる出力軸１３と、入力軸１２と出力軸１３とを同軸上に連結するトーションバー１４とを備えている。

入力軸１２は、同軸上に一体回転可能に連結された第１シャフト１２ａと第２シャフト１２ｂとを含んでいる。第１シャフト１２ａの一端に操舵部材２が連結され、第２シャフト１２ｂの一端にトーションバー１４が連結されている。第１シャフト１２ａおよび第２シャフト１２ｂは、通常時には軸方向の相対移動が規制されているが、運転者が操舵部材２に衝突する二次衝突のときには、軸方向に相対移動し、入力軸１２を収縮させるように働く。

電動パワーステアリング装置１は、出力軸１３と同軸的に配置された操舵補助用の電動モータ１５を備えている。電動モータ１５は、出力軸１３と一体回転可能に設けられた環状のロータ１６と、ロータ１６の周囲を取り囲む環状のステータ１７と、このステータ１７を支持する略円筒形のモータハウジング１８とを備えた、例えば三相のブラシレスモータである。

上記のトーションバー１４を介する入力軸１２および出力軸１３間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１９と、車速を検出する車速センサ２０とが設けられており、これらのセンサ１９，２０からの信号がマイクロコンピュータ等を含んで構成される制御部２２に与えられるようになっている。
制御部２２では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、駆動回路２３を介して操舵補助用の電動モータ１５を駆動制御する。電動モータ１５の出力回転が出力軸１３に直接伝動されてピニオンシャフト７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。

ステアリングシャフト３は、筒状のハウジングとしてのステアリングコラム２４によって、図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。ステアリングコラム２４は、筒状のアッパジャケット２５と、アッパージャケット２５に所定の摩擦係合力で嵌合された筒状のロワージャケット２６とを備えている。アッパージャケット２５は、二次衝突のときに破断または塑性変形してアッパージャケット２５の軸方向移動を許容する連結部材２７を介して、車体２８に取り付けられている。

また、ステアリングコラム２４は、ロアージャケット２６の一端に固定され、上記のトルクセンサ１９を収容したセンサハウジング２９と、このセンサハウジング２９の一端に固定されたモータハウジング１８とを備えている。モータハウジング１８は、取付部材３０を介して車体２８に取り付けられている。
二次衝突のときには、上記の連結部材２７の破断等に伴ってアッパージャケット２５とロワージャケット２６とが所定の摩擦抵抗を発生しながら軸方向に相対移動することにより、二次衝突の衝撃が吸収される。すなわち、両ジャケット２５，２６を結合する構造によって、二次衝突のための衝撃吸収機構が構成されている。

次いで、断面図である図２および分解断面図である図３を参照して、電動モータ１５のモータハウジング１８は、その軸方向Ｘ１に関して一端１８ａおよび他端１８ｂを有している。モータハウジング１８の一端１８ａには、開口が３１（図３参照）が設けられ、その開口３１は、環状の蓋部材３２によって覆われている（図２参照）。
蓋部材３２は、複数の締結部材としてのねじ３３によって、モータハウジング１８の一端１８ａに固定されている。蓋部材３２には、軸受保持孔３４が貫通形成され、その軸受保持孔３４には、出力軸１３を回転可能に支持する、例えば転がり軸受からなる軸受３５が保持されている。

モータハウジング１８の他端１８ｂには、端壁１８ｃが一体に設けられている。その端壁１８ｃには、軸受保持孔３６が貫通形成され、その軸受保持孔３６には、出力軸１３を回転可能に支持する、例えば転がり軸受からなる軸受３７が保持されている。
ロータ１６は出力軸１３と一体回転可能に結合された環状のロータコア１６ａと、ロータコア１６ａによって保持されて磁極を形成するための永久磁石１６ｂとを有している。ステータ１７は、環状のステータコア３８に、各相に対応したコイル（電機子巻線）３９を巻回してなる。ステータコア３８は、その軸方向に関して、一端３８ａおよび他端３８ｂを有している。

モータハウジング１８の周壁１８ｄの内周１８ｅには、ステータコア３８の他端３８ｂに当接することにより、ステータコア３８をモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に位置決めするための位置決め部としての位置決め段部４０が形成されている。この位置決め段部４０は、ステータコア３８がモータハウジング１８の他端１８ｂ側へ移動することを規制するストッパとしても機能している。

モータハウジング１８の一端１８ａの開口３１の周縁部には、径方向外方に延びる環状フランジ４１が形成され、その環状フランジ４１には、各ねじ３３がそれぞれねじ込まれるねじ孔４２が形成されている。ねじ孔４２は環状フランジ４１の周方向に等間隔を隔てて配置されている。一方、蓋部材３２には、各ねじ３３を挿通させるねじ挿通孔４３が形成されている。ねじ挿通孔４３は、蓋部材３２の周方向に等間隔を隔てて配置されている。

本実施の形態では、ねじ３３によって蓋部材３２がモータハウジング１８に締結される動作に伴って、すなわち、ねじ孔４２に対するねじ３３のねじ込みによって、蓋部材３２がモータハウジング１８の他端１８ｂ側へ変位する動作に伴って、ステータコア３８の一端３８ａにおいてステータコア３８の外周３８ｃを締め付けるための締め付け機構４４が設けられている。

具体的には、モータハウジング１８の一端１８ａの内周１８ｅとステータコア３８の一端３８ａの外周３８ｃとの間に、モータハウジング１８の他端１８ｂに近づくにしたがって狭くなる断面楔状の空所４５（図３参照）が形成されている。上記締め付け機構４４は、蓋部材３２とは単一の材料で一体に形成され、上記空所４５にモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に沿って押し込まれる断面楔状部材４６と、この断面楔状部材４６の押し込み力をステータコア３８の一端３８ａの外周３８ｃを締め付ける力（ステータコア３８の径方向の力）に変換する変換機構としてのカム機構６０とを含んでいる。断面楔状部材４６は、蓋部材３２と同心の環状をなしている。ただし、断面楔状部材４６は、蓋部材３２の周方向に関して複数に分割されていてもよい。

モータハウジング１８の一端１８ａの内周１８ｅには、モータハウジング１８の軸方向Ｘ１に対して傾斜する傾斜状カム面４７が設けられている。断面楔状部材４６の外周には、モータハウジング１８の傾斜状カム面４７に対向する対向面として、傾斜状カム面４７に合致する傾斜状カム面４８が設けられている。断面楔状部材４６の内周４９は、ステータコア３８の一端３８ａの外周３８ｃに嵌合する円筒面に形成されている。傾斜状カム面４７および傾斜状カム面４８によって、上記のカム機構６０が構成されている。

モータハウジング１８の傾斜状カム面４７は、モータハウジング１８の他端１８ｂに向かうにしたがって次第に径が小さくなるような円錐面により構成されている。同様に、断面楔状部材４６の傾斜状カム面４８は、モータハウジング１８の他端１８ｂに向かうにしたがって次第に径が小さくなるような円錐面の少なくとも一部により構成されている。
本実施の形態によれば、図３に示すように、モータハウジング１８の位置決め段部４０によってステータコア３８がモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に位置決めされた状態で、締結部材としてのねじ３３を用いて蓋部材３２をモータハウジング１８に締結するときに、その締結動作に伴って、モータハウジング１８の内周１８ｅとステータコア３８の外周３８ｃとの間の断面楔状の空所４５に、モータハウジング１８の軸方向Ｘ１に沿って断面楔状部材４６が押し込まれる。

この断面楔状部材４６をモータハウジング１８の軸方向Ｘ１に押し込む力が、モータハウジング１８および断面楔状部材４６の互いに合致する傾斜状カム面４７，４８の働きで、ステータコア３８の外周３８ｃを締め付ける力に良好に変換される。これにより、断面楔状部材４６によって、ステータコア３８の一端３８ａの外周３８ｃを容易且つ確実に締め付けて、ステータコア３８を位置精度良くモータハウジング１８に固定することができる。

従来のように接着剤や圧入を用いてステータコアを固定する場合には、ステータコアの再固定は不可能であるが、本実施の形態では、締結部材としてのねじ３３を一旦緩めてステータコア３８を再固定することも可能である。また、従来のように接着剤を用いてステータコアを固定する場合には、熱影響等により接着剤が劣化し、ステータコアの固定が不安定になるおそれがあるが、本実施の形態では、長期にわたって安定してステータコア３８を固定しておくことができる。

また、蓋部材３２と断面楔状部材４６とを単一の材料で一体に形成してあるので、部品点数を削減することができ、また、モータハウジング１８と断面楔状部材４６との相対位置精度を良好に確保することができる。
上記の実施の形態では、モータハウジング１８および断面楔状部材４６の対向面に互いに合致する傾斜状カム面４７，４８を形成したが、これに代えて、図４に示すように、ステータコア３８０の一端３８ａの外周３８ｃおよびこれに対向する断面楔状部材４６０の対向面に、モータハウジング１８の軸方向Ｘ１に対し傾斜し互いに合致する傾斜状カム面４７０，４８０がそれぞれ形成され、これらの傾斜状カム面４７０，４８０によってカム機構６００が構成されていてもよい。なお、断面楔状部材４６０の外周４９０は、モータハウジング１８の一端１８ａの内周１８ｅに形成された大径部５０に嵌合される円筒面に形成されている。

また、断面楔状部材４６，４６０を蓋部材３２とは別体に構成してもよい。また、図２の実施の形態と図４の実施の形態を組み合わせ、断面楔状部材の内周および外周に傾斜状カム面を設けるようにしてもよい。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態の電動モータが適用された電動パワーステアリング装置の模式図である。 電動モータの概略断面図である。 電動モータの分解断面図である。 本発明の別の実施の形態の電動モータの断面図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、１５…電動モータ、１６…ロータ、１７…ステータ、１８…モータハウジング、１８ａ…（モータハウジングの）一端、１８ｂ…（モータハウジングの）他端、１８ｅ…内周、Ｘ１…（モータハウジングの）軸方向、３１…開口、３２…蓋部材、３３…ねじ（締結部材）、３８，３８０…ステータコア、３８ａ…（ステータコアの）一端、３８ｃ…外周、４０…位置決め段部（位置決め部）、４４…締め付け機構、４５…空所、４６，４６０…断面楔状部材、４７，４８；４７０，４８０…傾斜状カム面、６０，６００…カム機構

Claims (6)

1. 一端に開口を有する筒状のモータハウジングと、
   このモータハウジングの内周に嵌合され、コイルが巻回された環状のステータコアと、 モータハウジングに設けられステータコアをモータハウジングの軸方向の所定位置に位置決めする位置決め部と、
   モータハウジングの上記開口を塞ぐ蓋部材と、
   この蓋部材をモータハウジングの上記一端に締結するためのねじを含む締結部材と、
   この締結部材によって蓋部材がモータハウジングに締結される動作に伴って、ステータコアの一端の外周を締め付ける締め付け機構とを備えたことを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１において、上記モータハウジングの上記一端の内周とステータコアの上記一端の外周との間に、モータハウジングの他端に近づくにしたがって狭くなる断面楔状の空所が形成され、
   上記締め付け機構は、上記空所に押し込まれる断面楔状部材を含むことを特徴とする電動モータ。
3. 請求項２において、上記蓋部材と断面楔状部材とは、単一の材料で一体に形成されていることを特徴とする電動モータ。
4. 請求項２または３において、上記モータハウジングの上記一端の内周およびこれに対向する断面楔状部材の対向面に、モータハウジングの軸方向に対して傾斜し互いに合致する傾斜状カム面がそれぞれ形成されていることを特徴とする電動モータ。
5. 請求項２ないし４の何れか１項において、上記ステータコアの上記一端の外周およびこれに対向する断面楔状部材の対向面に、モータハウジングの軸方向に対し傾斜し互いに合致する傾斜状カム面がそれぞれ形成されていることを特徴とする電動モータ。
6. 請求項１ないし５の何れか１項の電動モータを用いて操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置。

Images