JP2008148492A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増加を抑え、電動モータを構成する各部品のレイアウト性を低下させることなく、出力軸のウォーム嵌合部分の軸径を大きくすることができる電動パワーステアリング用の電動モータを提供する。
【解決手段】操舵軸の操作に応じて付与する出力軸６からのアシスト力をウォーム４５及びウォームホイールを介して伝達する電動パワーステアリング用の電動モータ１において、出力軸６の先端部６Ａに、ウォーム４５と出力軸６とを連結するジョイント部材７０を設け、ジョイント部材７０は、出力軸６に嵌合する出力軸嵌合部７１と、ウォーム４５に嵌合するウォーム嵌合部７２とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両等に搭載される電動パワーステアリング用の電動モータに関するものである。

従来から、車両の操舵軸の操作に応じて電動モータを駆動し、操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。
この電動パワーステアリング装置の一例を図５に示す。
同図に示すように、ステアリングホイール（不図示）に連結した入力軸（不図示）に、トーションバー（不図示）等を介して操舵軸４１が連結されている。この操舵軸４１には、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール４２が固定されている。

ウォームホイール４２には、ギヤハウジング４３に軸受け４４等により回転自在に支持されたウォーム４５が噛合されている。ギヤハウジング４３は、電動モータ５０のモータハウジング５１に固定されている。電動モータ５０の径方向中央にはロータ５２の出力軸５５が軸受け５３，５４を介して回転自在に支持されている。出力軸５５の先端には、スプライン嵌合部５６が形成されている。そして、出力軸５５とウォーム４５とは、スプライン嵌合部５６とウォーム４５とが互いに嵌合することによって相対回転不能に連結された状態となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１２０８６号公報

ところで、近年、上述の電動パワーステアリング用の電動モータにおいては、高出力化に伴い、ウォーム４５との嵌合部分である出力軸５５先端にかかる荷重が大きくなっている。このため、出力軸５５先端に形成されているスプライン嵌合部５６のスプライン径を大きくする必要がある。
しかしながら、スプライン径を大きくするためには、出力軸５５そのものの軸径を大きくする必要があり、これによってコストの増加や電動モータを構成する各部品のレイアウト性が低下するという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、コストの増加を抑え、電動モータを構成する各部品のレイアウト性を低下させることなく、出力軸のウォーム嵌合部分の軸径を大きくすることができる電動パワーステアリング用の電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、操舵軸の操作に応じて付与する出力軸からのアシスト力をウォーム及びウォームホイールを介して伝達する電動パワーステアリング用の電動モータにおいて、前記出力軸の先端に、前記ウォームと前記出力軸とを連結するジョイント部材を設け、前記ジョイント部材は、前記出力軸に嵌合する出力軸嵌合部と、前記ウォームに嵌合するウォーム嵌合部とを有することを特徴とする。
このように構成することで、出力軸の軸径を変更することなく、ウォーム嵌合部の軸径を大きくすることができる。

請求項２に記載した発明は、前記ジョイント部材の前記出力軸嵌合部は、前記出力軸に対する圧入力が大きい強圧入部と、この強圧入部よりも圧入力が小さい軽圧入部とで構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、ジョイント部材の出力軸嵌合部を圧入代の管理が厳しい部分である強圧入部と、圧入代の管理が比較的容易な部分である軽圧入部とに機能を分けることができる。

請求項３に記載した発明は、前記ウォーム嵌合部には、前記ウォームと前記ジョイント部材との相対回転を規制するスプラインが形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記出力軸の前記軽圧入部に対応する部位が中空状に形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、出力軸の軽圧入部に対応する部位の剛性を弱めることができる。

請求項５に記載した発明は、前記ジョイント部材の前記強圧入部と前記出力軸の前記強圧入部に対応する部位に互いの相対回転を規制するスプラインが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、出力軸の軸径を変更することなく、ウォーム嵌合部の軸径を大きくすることができるため、コストの増加を抑え、電動モータを構成する各部品のレイアウト性の低下防止を図ることができる。
また、ジョイント部材の出力軸嵌合部を圧入代の管理が厳しい部分である強圧入部と、圧入代の管理が比較的容易な部分である軽圧入部とに機能を分けることができるため、出力軸嵌合部全体を高精度に加工する必要がなく、加工費を低減させることができる。
さらに、出力軸嵌合部に軽圧入部を設けることで、出力軸嵌合部全体が強圧入部である場合と比較してジョイント部材と出力軸との組み立てを容易、且つ正確に行うことができる。

また、出力軸の軽圧入部に対応する部位の剛性を弱めることができるため、出力軸の軽圧入部に対応する部位とジョイント部材の軽圧入部との圧入力を確実に弱めることができ、ジョイント部材と出力軸との組み立てをさらに容易、且つ正確に行うことができる。
そして、ジョイント部材の強圧入部と出力軸の強圧入部に対応する部位に互いの相対回転を規制するスプラインを形成することで、確実に両者を固定することができる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、電動モータ１は、ブラシレスタイプのモータであって、電動パワーステアリング（ＥＰＳ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）に用いられるものである。電動モータ１は、有底円筒形状のモータハウジング２内に径方向中央に回転自在に設けられたロータ４と、ロータ４の周囲を囲むように設けられた固定子３とを有しており、モータハウジング２の開口部８は、ブラケット７で閉塞されている。

モータハウジング２のエンド部（底部）２Ａには、中央部に軸受け５が圧入され、この軸受け５にロータ４の出力軸６が回転自在に支持されている。
ロータ４の出力軸６は、段付状に形成されており、この出力軸６に周方向に磁極が順番に変わるように着磁された磁石１３と、位置検出用のレゾルバ１４のレゾルバ回転子１４Ａとが順番に配置されている。ロータ４の出力軸６の先端部６Ａ、つまり、出力軸６のブラケット７から突出している部分には、ウォームギヤ減速機構のウォーム４５と出力軸６とを連結するためのジョイント部材７０が圧入固定されている。

出力軸６の先端部６Ａは、先端側の軸径がレゾルバ１４側の軸径よりも小さくなるように二段に形成されており、レゾルバ１４側を強圧入軸部６０とし、先端側を弱圧入軸部６１として構成されている。強圧入軸部６０の軸線方向の長さＬ１は、弱圧入軸部６１の軸線方向の長さＬ２よりも短く設定されている。
また、強圧入軸部６０の外周面には、全周に渡ってスプライン６３が形成されている。一方、弱圧入軸部６１には軸心に穴６２が設けられ、これによって弱圧入軸部６１は中空形状になっている。

図１、図２に示すように、ジョイント部材７０は、略円筒状に形成されたものであって、基端側（図１における電動モータ１側、図２おける上側）にフランジ部７０Ａが設けられている。このフランジ部７０Ａが出力軸６の段付部分に当接することによってジョイント部材７０の取り付け位置が決定すると共に、安定した取り付け状態を確保できるようになっている。

また、ジョイント部材７０は、内周面側に設けられた出力軸嵌合部７１と、外周面側に設けられたウォーム嵌合部７２とを有している。
出力軸嵌合部７１は、出力軸６の強圧入軸部６０に対応する強圧入部７３と、出力軸６の弱圧入軸部６１に対応する弱圧入部７４とで構成されている。強圧入部７３の軸線方向の長さＬ３は、弱圧入部７４の軸線方向の長さＬ４よりも短く設定されている。

強圧入部７３には、出力軸６の強圧入軸部６０のスプライン６３に対応するようにスプライン７５が形成されている。また、強圧入部７３の基端側、つまり、出力軸６受け入れ側（開口部縁）には面取り部７３Ａが形成されている。
強圧入部７３の内径Ｅ１は、出力軸６の強圧入軸部６０の外径Ｅ２よりも若干小さく設定されている。具体的には、ジョイント部材７０の強圧入部７３と出力軸６の強圧入軸部６０との圧入代が例えば、２２μｍ〜３５μｍ程度となるように設定されている。

一方、弱圧入部７４の内径Ｅ３は、出力軸６の弱圧入軸部６１の外径Ｅ４よりも若干小さく設定されてはいるが、強圧入部７３と比較して圧入代が小さく設定されている。具体的には、ジョイント部材７０の弱圧入部７４と出力軸６の弱圧入軸部６１との圧入代が例えば、１μｍ〜１３μｍ程度となるように設定されている。尚、弱圧入部７４の先端側（弱圧入部７４の開口部縁）にも面取り部７４Ａが形成されている。

ウォーム嵌合部７２には、全周に渡ってスプライン７６が形成されている。これによって、ジョイント部材７０とウォーム４５とが互いに軸線方向に沿って移動可能、且つ相対回転が規制されるようになっている。
因みに、ウォーム４５には、ウォームホイール（不図示）が噛合されている。このウォームホイールに車両の操舵軸（不図示）が固定され、電動モータ１は、これらウォーム４５、ウォームホイールを介して操舵軸にアシスト力を付与するようになっている。

図１に示すように、モータハウジング２の周壁２Ｂには、固定子３が嵌合されている。
固定子３は、略円筒状の固定子鉄心１０を有し、固定子鉄心１０に絶縁部材１１を装着してからコイル１２を巻装してある。
図３、図４に示すように、固定子鉄心１０は、周方向に分割可能な分割コア方式が用いられている。固定子鉄心１０から分割された積層鉄心片３０は、プレス加工等によって打ち抜かれた金属板２９を軸線方向に複数枚積層したものであって、周方向に延びるコア本体３１を有する。

コア本体３１は、固定子鉄心１０の環状の磁路を形成する部分であり、且つモータハウジング２の内周面に嵌合する部分である。コア本体３１は、固定子鉄心１０の長手方向（軸線方向）に対して捩れつつ傾斜（スキュー）するように所定のスキュー角ａを有している。コア本体３１の周方向の両端部は、他の積層鉄心片３０に圧入によって連結される連結部３２Ａ，３２Ｂになっている。一方の連結部３２Ａは凸形状を有し、他方の連結部３２Ｂは連結部３２Ａを受け入れ可能な凹形状を有している。

コア本体３１の内周側には、周方向略中央から突極であるティース部３３が径方向で回転中心に向かって一体に延設されている。このティース部３３もコア本体３１と同様にスキューしている。ティース部３３の内周側の端部は、周方向に延びる内周部３４になっている。内周部３４の内周面には、２条の凹部３５がティース部３３と同じスキュー角度で形成されており、２条の凹部３５によって１つの積層鉄心片３０に対して３つのティースが形成されている。

図１に示すように、モータハウジング２の開口部８を閉塞するブラケット７は、円盤形状を有し、中央部に孔２０が形成されている。孔２０内には、軸受け２１が圧入固定されており、軸受け２１で出力軸６を回転自在に支持している。さらに、レゾルバ１４を構成するレゾルバ固定子１４Ｂがレゾルバ回転子１４Ａの位置に合わせて固定されており、出力軸６と一体に回転するレゾルバ回転子１４Ａの回転位置を検出可能になっている。
一方、ブラケット７の外方側（図１における下側）には、大開口部６６と小開口部６７とが設けられ、ブラケット７とジョイント部材７０とが干渉しないようになっている。

また、ブラケット７のモータハウジング２側には、ターミナル２２が複数配設されている。ターミナル２２は、固定子３側のコイル１２の固定子巻線と、ブラケット７の外周から引き込まれたリード線２３とを電気的に接続する役割を有し、リード線２３を介して接続される外部の電源からコイル１２に電流供給が可能になっている。この他にブラケット７の外周部には、電動モータ１を固定するときに使用されるボルト孔２４が突設されている。

したがって、上述の実施形態によれば、ロータ４の出力軸６の先端部６Ａにジョイント部材７０を圧入し、このジョイント部材７０とウォームギヤ減速機構のウォーム４５とを互いに嵌合することによって出力軸６とウォーム４５とを連結することができる。このため、出力軸６そのものの軸径を大きくすることなく、ウォーム４５との嵌合部分の軸径を大きくすることができる。また、電動モータ１の出力軸６の軸径を大きくする必要がなくなるため、出力軸６を軸支する軸受け５，２１のサイズアップを回避することができると共に、レゾルバ１４の機種変更も回避することができる。よって、製造コストの増加を抑え、電動モータ１を構成する各部品のレイアウト性の低下防止を図ることができると共に、騒音及びフリクションの増加を防止することができる。

さらに、ジョイント部材７０の出力軸嵌合部７１が強圧入部７３と弱圧入部７４とで構成されているため、圧入代の管理が厳しい部分である強圧入部と、圧入代の管理が比較的容易な部分である弱圧入部とに機能を分けることができる。よって、強圧入部７３のみを高精度に加工すればよく、弱圧入部７４は比較的ラフに加工することが可能になり、加工コストの低減を図ることができる。
このことは、出力軸６側にも同様のことがいえる。すなわち、出力軸６の先端部６Ａも強圧入軸部６０と弱圧入軸部６１とで構成されているため、強圧入軸部６０の加工精度を高精度にするだけでよく、弱圧入軸部６１の加工精度は比較的ラフにすることができる。

また、ジョイント部材７０の出力軸嵌合部７１が強圧入部７３と弱圧入部７４とで構成することは加工コストの低減を図れるだけでなく、組み立て性の向上を図ることもできる。すなわち、出力軸嵌合部７１全体が強圧入部７３の場合と比較して作業に負担を軽減させることができ、正確にジョイント部材７０を出力軸６に圧入することができる。
そして、出力軸６の強圧入軸部６０と、ジョイント部材７０の強圧入部７３にスプライン６３，７５を形成することで互いに軸線方向への移動を可能にすると共に、相対回転を規制することができる。このため、確実に出力軸６とジョイント部材７０とを固定することができる。

また、出力軸６の弱圧入軸部６１の軸心に穴６２を設けることによって弱圧入軸部６１の剛性を弱めることができると共に、剛性の弱め具合を穴６２の径を変化させてマッチングさせることができる。このため、確実にジョイント部材７０の弱圧入部６１と弱圧入軸部６１との圧入力を弱めることができ、出力軸６とジョイント部材７０との組み立てをより容易、且つ正確に行うことができる。これに加え、ジョイント部材７０を出力軸６に圧入することによるジョイント部材７０のウォーム嵌合部７２の弾性変形を最小限に抑えることができ、このウォーム嵌合部７２とウォーム４５の嵌合部分との間に所望のクリアランスを確保することができる。

さらに、ウォーム４５のサイズ変更等が生じた場合であっても、ジョイント部材７０を変更すれば、電動モータ１をそのまま使用することが可能となる。このため、電動モータ１の汎用性を高めることができると共に、さまざまなウォームギヤ減速機構に低コストで対応することが可能になる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、電動モータ１がブラシレスタイプのモータである場合について説明したが、これに限られるものではなく、電動モータ１はブラシ付モータであってもよい。

さらに、上述の実施形態では、出力軸６の強圧入軸部６０とジョイント部材７０の強圧入部７３にスプライン６３，７５を形成し、互いに軸線方向への移動を可能にすると共に、相対回転を規制するように構成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、互いに軸線方向への移動可能、且つ相対回転不能であればよく、例えば、キーを用いた構成としてもよい。

そして、上述の実施形態では、ジョイント部材７０のウォーム嵌合部７２にスプライン７６を形成し、ジョイント部材７０とウォーム４５とが互いに軸線方向に沿って移動可能、且つ相対回転が規制されるように構成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、ジョイント部材７０のウォーム嵌合部７２は、ウォーム４５に対して軸線方向に沿って移動可能、且つ相対回転が規制できる形状であればよい。

また、上述の実施形態では、強圧入軸部６０の軸線方向の長さＬ１よりも弱圧入軸部６１の軸線方向の長さＬ２が長く、且つ出力軸嵌合部７１の強圧入部７３の軸線方向の長さＬ３よりも弱圧入部７４の軸線方向の長さＬ４が長い場合について説明したが、これに限られるものではなく、それぞれＬ１，Ｌ３の長さがＬ２，Ｌ４の長さと同等、又はそれ以上であってもよい。
さらに、ジョイント部材７０の出力軸嵌合部７１を強圧入部７３と弱圧入部７４とで構成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、出力軸６にジョイント部材７０を嵌合固定できる構造であればよい。

本発明の実施形態における電動モータの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態におけるジョイント部材の断面図である。 本発明の実施形態における固定子鉄心の斜視図である。 本発明の実施形態における積層鉄心片の斜視図である。 従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す断面斜視図である。

符号の説明

１ 電動モータ
６ 出力軸
６Ａ 先端部
４１ 操舵軸
４２ ウォームホイール
４５ ウォーム
６０ 強圧入軸部
６１ 弱圧入軸部
６２ 穴
６３，７５，７６ スプライン
７０ ジョイント部材
７１ 出力軸嵌合部
７２ ウォーム嵌合部
７３ 強圧入部
７４ 弱圧入部

Claims (5)

1. 操舵軸の操作に応じて付与する出力軸からのアシスト力をウォーム及びウォームホイールを介して伝達する電動パワーステアリング用の電動モータにおいて、
   前記出力軸の先端に、前記ウォームと前記出力軸とを連結するジョイント部材を設け、
   前記ジョイント部材は、前記出力軸に嵌合する出力軸嵌合部と、前記ウォームに嵌合するウォーム嵌合部とを有することを特徴とする電動モータ。
2. 前記ジョイント部材の前記出力軸嵌合部は、前記出力軸に対する圧入力が大きい強圧入部と、この強圧入部よりも圧入力が小さい軽圧入部とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記ウォーム嵌合部には、前記ウォームと前記ジョイント部材との相対回転を規制するスプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記出力軸の前記軽圧入部に対応する部位が中空状に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電動モータ。
5. 前記ジョイント部材の前記強圧入部と前記出力軸の前記強圧入部に対応する部位に互いの相対回転を規制するスプラインが形成されていることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の電動モータ。

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