JP2008219977A - Motor and electric power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば操舵を補助するためのモータ、及び該モータを備える電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a motor for assisting steering, for example, and an electric power steering apparatus including the motor.
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に加えて操舵を補助するものであり、操舵補助機構の一部をなすモータの取付け位置によりピニオンアシストタイプ、ラックアシストタイプ、コラムアシストタイプ等の形式に分類される。 The electric power steering device drives a steering assist motor in accordance with the rotation operation of the steering wheel, and assists the steering by adding the rotational force of the motor to the steering mechanism. It is classified into pinion assist type, rack assist type, column assist type, etc. depending on the mounting position of the eggplant motor.
ピニオンアシストタイプ及びラックアシストタイプには、エンジンルーム内にある操舵補助機構及び該操舵補助機構の一部をなすモータが取付けられており、エンジンルーム内の限られた空間への配置であるため、可及的にモータを小型化したいという要望がある。また、コラムアシストタイプには、ステアリング軸を支持するコラムケースの外側に操舵補助機構及び該操舵補助機構の一部をなすモータが取付けられており、車室内の運転者の足元空間を十分に確保するために、可及的にモータを小型化したいという要望がある。何れの場合も、特に、モータの軸長寸法を短くすることが重要であり、更に、モータは軽量化も要求されている。 The pinion assist type and the rack assist type are equipped with a steering assist mechanism in the engine room and a motor that is a part of the steering assist mechanism, and are arranged in a limited space in the engine room. There is a desire to make the motor as small as possible. In addition, the column assist type is equipped with a steering assist mechanism and a motor that forms part of the steering assist mechanism on the outside of the column case that supports the steering shaft, ensuring sufficient space for the driver's feet in the passenger compartment. Therefore, there is a demand for miniaturizing the motor as much as possible. In any case, it is particularly important to shorten the axial length of the motor, and the motor is also required to be lightweight.
図5は、従来のモータ11の構成を略示する縦断面図である。以下では、軸心とはモータ11の軸心をいう。
モータ11は、有底円筒形状のケース12と、ステータ13と、ケース12の内部で回転自在に支持された円筒形状のロータ14とを備える。また、蓋部材18がケース12の開口を閉塞している。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the
The
ロータ14の軸心位置には、ロータ14を貫通するモータ軸15が固定されている。このモータ軸15の両端部は、ベアリング16,17により回転自在に支持されており、ベアリング16,17は、内輪をモータ軸15側にしてケース12に取付けられている。更に詳細には、ベアリング17は蓋部材18の外面に取り付けられることによって間接的にケース12に取付けられており、ベアリング16は、ケース12内の底壁に設けられている凹部に取り付けられている。この凹部が形成されているため、ケース12の底壁の一部は、ベアリング16のサイズ分だけ外側へ突出している。
A
以上のように、モータ軸15は、ケース12の底壁側及び開口側に固定されているベアリング16,17によって両持ち支持されている。
ところで、従来の他の構成のモータは、ベアリングが、外輪をケース側、内輪をモータ軸側にして、ケースの底壁に形成された孔に対して内嵌されている(特許文献1参照)。
By the way, in a motor having another conventional configuration, a bearing is fitted in a hole formed in the bottom wall of the case with the outer ring on the case side and the inner ring on the motor shaft side (see Patent Document 1). .
従来のモータ11は、ケース12の底壁の一部が外側へ突出しているため、軸長寸法が長い。
また、モータの軸長寸法をモータ11の軸長寸法より短くすべくベアリング16をケース12に対して内嵌させたとしても、重量はモータ11の重量とほとんど変わらない。
The
Even if the
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、小型で軽量なモータ、及び該モータを備える電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to provide a small and lightweight motor and an electric power steering apparatus including the motor.
第1発明に係るモータは、有底筒状のケースと、該ケースに収容されており、共に筒状のステータ及びロータとを備え、該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの一端側に対して内嵌されている第1の軸受と、一端部が、前記支持突起から離隔して前記ロータの他端側に対して内嵌されており、他端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、前記他端部を支持する第2の軸受とを備えることを特徴とする。 A motor according to a first aspect of the present invention includes a cylindrical case with a bottom and a casing, and both the cylindrical stator and the rotor, and both ends of the rotor are supported by the case by bearings. In order to support the rotor, a support protrusion provided on an inner surface of the bottom wall of the case, and is fitted to the support protrusion and is fitted to one end of the rotor. A first bearing, a motor shaft in which one end is spaced from the support protrusion and is fitted into the other end of the rotor, and the other end projects from the opening of the case; And a second bearing for supporting the end portion.
第2発明に係るモータは、有底筒状のケースと、該ケースに収容されている筒状のステータ及び有底筒状のロータとを備え、該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの開口側に対して内嵌されている第1の軸受と、前記ロータの底側に一体に設けられて、先端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、前記先端部を支持する第2の軸受とを備えることを特徴とする。 A motor according to a second aspect of the present invention includes a bottomed cylindrical case, a cylindrical stator housed in the case, and a bottomed cylindrical rotor, and both ends of the rotor are supported by the case by bearings. In order to support the rotor, a support projection provided on the inner surface of the bottom wall of the case and an outer fit to the support projection, and an inner fit to the opening side of the rotor A first bearing that is provided, a motor shaft that is integrally provided on the bottom side of the rotor and has a tip protruding from the opening of the case, and a second bearing that supports the tip. It is characterized by.
第3発明に係るモータは、前記支持突起は、前記ケースの底壁内面の軸心位置に一体形成されていることを特徴とする。 The motor according to a third aspect of the invention is characterized in that the support protrusion is integrally formed at the axial center position of the inner surface of the bottom wall of the case.
第4発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルク値を検出するトルクセンサと、操舵補助用のモータと、前記トルクセンサが検出した操舵トルク値に基づいて前記モータを駆動制御する駆動制御部とを備える電動パワーステアリング装置において、前記モータは、第1発明乃至第3発明の何れか一つのモータであることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to a fourth aspect of the present invention drives a motor based on a torque sensor that detects a steering torque value applied to a steering member, a motor for assisting steering, and a steering torque value detected by the torque sensor. An electric power steering apparatus comprising a drive control unit for controlling, wherein the motor is any one of the first to third inventions.
第1発明のモータ又は第2発明のモータによる場合、ケース底壁側の軸受が、外輪をロータ側、内輪をケースの支持突起側にして、ケース内部に配されるため、モータの軸長寸法を短くすることができ、延いてはモータを小型化することができる。また、ケース開口側の軸受によって片持ち支持されたモータ軸がロータを貫通しないため、モータ軸を短くすることができ、この結果、モータを軽量化することができる。 In the case of the motor of the first invention or the motor of the second invention, the bearing on the case bottom wall side is arranged inside the case with the outer ring on the rotor side and the inner ring on the case support projection side. Thus, the motor can be reduced in size. Further, since the motor shaft that is cantilevered by the bearing on the case opening side does not penetrate the rotor, the motor shaft can be shortened, and as a result, the motor can be reduced in weight.
第3発明のモータによる場合、支持突起がケースに一体形成されているため、部品点数、加工及び組立工数を削減することができ、更に、ロータとステータとの同軸精度を向上させることができる。 In the case of the motor according to the third aspect of the invention, since the support protrusion is formed integrally with the case, the number of parts, processing and assembly steps can be reduced, and the coaxial accuracy between the rotor and the stator can be improved.
第4発明の電動パワーステアリング装置による場合、小型軽量化されたモータを備えるため、装置をコンパクトに構成することができる。 In the case of the electric power steering apparatus according to the fourth aspect of the invention, since the motor is reduced in size and weight, the apparatus can be made compact.
以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
図1は、本発明に係るモータ1の構成を略示する縦断面図である。以下では、軸心とはモータ1の軸心をいう。
モータ1は有底円筒形状のケース2を備え、ケース2は、共に円筒形状のステータ3及びロータ4を収容している。ステータ3はケース2の内周面に対して嵌合固定されることによってステータ3の径方向中心位置とモータ1の軸心位置とを一致させており、ロータ4は、ステータ3に対し、軸長方向に両端位置を揃え、径方向にわずかなエアギャップを隔てて対向配置されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a
The
更にモータ1は、軸心位置に沿ってケース2の開口に挿入されているモータ軸5と、ロータ4をケース2の内部で回転自在に支持するための軸受6,7と、軸心位置をモータ軸5に遊貫され、また、ケース2の開口を閉塞する円盤状の蓋部材8とを備える。
The
ケース2の底壁2a内面の軸心位置には、円柱状の支持突起2bが一体に形成されており、支持突起2bに対して軸受6が外嵌されている。つまり軸受6の内輪は、ケース2の支持突起2b外周面側に配されている。
ロータ4の一端側4aの内径は、他端側4bの内径よりも大きい。即ち、一端側4aは他端側4bよりも肉薄に形成されており、この肉薄に形成されている一端側4aがケース2底壁2a側に向けられて、軸受6に対して外嵌されていることによって、ロータ4が回転自在に軸受6に支持されている。つまり軸受6の外輪は、ロータ4内周面に対向している。
A cylindrical support protrusion 2b is integrally formed at the axial center position of the inner surface of the bottom wall 2a of the
The inner diameter of the one end side 4a of the
以上のようにして、ロータ4の一端側4aが、軸受6によってケース2に支持されている。また、支持突起2bが底壁2a内面の軸心位置に一体形成されているため、軸受6を介して支持突起2bに対して外嵌されているロータ4と、ケース2に対して内嵌されているステータ3との同軸精度が向上している。
As described above, one end side 4 a of the
モータ軸5の一端部5a(具体的にはケース2内部側の端部)は、ロータ4の肉厚の他端側4bに対して内嵌されている。モータ軸5はロータ4を貫通しておらず、一端部5aと支持突起2bとは離隔配置されている。
また、モータ軸5の中央部は、ケース2の開口を閉塞している蓋部材8に対して遊貫されている。
One end portion 5 a of the motor shaft 5 (specifically, the end portion on the inside of the case 2) is internally fitted to the other thickness side 4 b of the
Further, the central portion of the
モータ軸5の他端部5b(具体的にはケース2外部側の端部)は、ケース2外部へ突出し、更に、軸受7に対して内嵌されていることによって、回転自在に軸受7に支持されている。つまり、モータ軸5は軸受7によって片持ち支持されている。
ここで、軸受7は蓋部材8の外面に固定されている。
The other end 5b of the motor shaft 5 (specifically, the end on the outside of the case 2) protrudes to the outside of the
Here, the
以上のようにして、ロータ4の他端側4bが、モータ軸5、軸受7及び蓋部材8を介してケース2に支持されており、ロータ4は、モータ軸5と一体に回転する。
As described above, the other end 4 b of the
このようなモータ1は、ケース2の底壁2aの一部が外側へ突出していない。しかも、軸受6はロータ4の内部に配されており、ケース2とロータ4との間に軸受6配置用のスペースが別途設けられているわけではない。このため、モータ1の軸長寸法が短くされており、モータ1は小型である。
また、モータ軸5がロータ4を貫通しない分、短くされており、このため、モータ1は軽量である。しかも、ロータ4の軸長寸法(即ちロータ長)を短くする必要がないため、モータトルクは犠牲にならない。また、モータ軸5が短くなる分、イナーシャが小さくなり、モータ1の応答性が向上する。
In such a
Further, the
更にまた、このような形状のケース2は、アルミニウムを用いたダイキャスト、深絞り加工、樹脂インサート成形等で容易に形成され、このとき支持突起2bが一体形成されるため、部品点数、加工及び組立工数が削減される。
また、ロータ4は、焼結及び冷間鍛造等で容易に形成される。
Furthermore, the
The
なお、ロータ4とモータ軸5とが別体である構成に限らず、一体であってもよい(後述する図2参照)。また、支持突起2bがケース2に一体に形成されている構成に限らず、別体であってもよい(後述する図3参照)。
The
図2は、本発明に係るモータ1の他の構成を略示する縦断面図である。
このモータ1は円筒形状のロータ4、及び、ロータ4とは別体のモータ軸5の代わりに、底が厚い有底円筒形状のロータ91、及びロータ91と一体に設けられているモータ軸92を備える。このため、支持突起2bに対して外嵌されている軸受6は、ロータの開口側91aに対して内嵌されている。
モータ軸92は、ロータ91の底側91bに一体に設けられて、先端部92bがケース2の開口から突出している。更に、先端部92bは、軸受7に対して内嵌されていることによって、回転自在に軸受7に支持されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing another configuration of the
This
The
このような構成であっても、モータ1は、ケース2の底壁2aの一部が外側へ突出していない。しかも、軸受6はロータ91の内部に配されており、ケース2とロータ91との間に軸受6配置用のスペースが別途設けられているわけではない。このため、モータ1の軸長寸法が短くされており、モータ1は小型である。また、モータ軸92がロータ91を貫通しない分、短くされており、このため、モータ1は軽量である。しかも、ロータ91のロータ長を短くする必要がないため、モータトルクは犠牲にならない。更に、モータ軸92が短くなる分、イナーシャが小さくなり、モータ1の応答性が向上する。
更にまた、ロータ91及びモータ軸92は、例えば冷間鍛造で容易に一体形成される。
Even in such a configuration, the
Furthermore, the
図3は、本発明に係るモータ1の更に他の構成を略示する拡大縦断面図である。
このモータ1が備えるケース2の底壁2a内面の軸心位置には、支持突起2bの代わりに凹部2dが形成されている。また、モータ1は、この凹部2dに嵌合する凸部を基端面に有し、先端部に対して軸受6が外嵌されている円柱状の支持突起2cを備える。
凹部2dは支持突起2cの位置決めのために形成されており、支持突起2cはケース2の底壁2a内面に、例えば接着によって固定されている。
この支持突起2cは、ケース2と別体であることを除けば、ケース2と一体の支持突起2bと同様の機能を有する。
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view schematically showing still another configuration of the
A recess 2d is formed at the axial center position of the inner surface of the bottom wall 2a of the
The recess 2d is formed for positioning the support protrusion 2c, and the support protrusion 2c is fixed to the inner surface of the bottom wall 2a of the
The support protrusion 2 c has the same function as the support protrusion 2 b integrated with the
図3に示すモータ1の場合、ケース2の形状が単純であるため、ケース2は安価に製作される。
また、ケース2と支持突起2cとを、異なる材質の材料で夫々形成することが可能である。例えば、ケース2の強度を向上させるために鉄を用いて形成する場合、支持突起2bを一体に有するケース2に比べて、非鉄製の支持突起2cが取り付けられている鉄製のケース2は遥かに軽量である。
更に、モータ1の設計の自由度が増す。例えば、ケース2と支持突起2cとの間に、軸心調整機構、ウォーム減速機のバックラッシ調整機構などを組み込んで、騒音、振動等の発生を抑制することが可能である。
In the case of the
The
Furthermore, the degree of freedom in designing the
以上のように構成されたモータ1は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵補助用のモータとして用いられる。図4は、本発明に係るモータ1を備える電動パワーステアリング装置の一例を示す模式図である。
The
電動パワーステアリング装置は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックケース21の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸20と、ラックケース21の中途に交叉するピニオンハウジング31の内部に回転自在に支持されたピニオン軸30とを備える公知のラックピニオン式の舵取機構を備えている。ラックケース21の両側から外部に突出するラック軸20の両端は、各別のタイロッド22,22を介して左右の前輪23,23に連結され、またピニオンハウジング31の一側から外部に突出するピニオン軸30の上端は、ステアリング軸40を介してステアリングホイール(操舵部材)41に連結されている。
The electric power steering apparatus includes a
また、ピニオンハウジング31の内部に延びるピニオン軸30の下部にはピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックケース21との交叉部において、ラック軸20の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール41が回転操作された場合、この回転がステアリング軸40を介してピニオン軸30に伝達され、ピニオン軸30の回転がラック軸20の軸長方向の移動に変換されることとなり、この移動により、左右の前輪23,23が各別のタイロッド22,22を介して押し引きされて舵取りがなされる。
In addition, a pinion is formed in the lower part of the
With the above configuration, when the
ステアリング軸40を支持するコラムハウジング42の中途には、ステアリングホイール41の回転操作によりステアリング軸40に加わる操舵トルク値を検出するトルクセンサ50が設けてあり、トルクセンサ50よりも下位置にモータ1が取付けてある。
In the middle of the
モータ1は、コラムハウジング42の外側に軸心を略直交させて取付けてあり、例えば、コラムハウジング42の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸40に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ1の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸40に伝えるように伝動構成されている。この構成によれば、モータ1の回転は、ステアリング軸40に減速伝動され、ステアリング軸40の下端に連設されたピニオン軸30に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
The
モータ1は、アシスト制御部(駆動制御部)60から図示しないモータ駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。トルクセンサ50による操舵トルクの検出値は、アシスト制御部60に与えられ、アシスト制御部60は、これに基づいてモータ1に制御指令を発し、モータ1の駆動電流を増減制御するアシスト制御動作を行なう。また、操舵補助用のモータ1にはモータ電流センサ70が設けてあり、モータ電流センサ70によるモータ1の駆動電流の検出値はアシスト制御部60に与えられ、アシスト制御部60は、このモータ電流値と駆動電流値との偏差を算出し、この偏差に基づいて操舵補助用のモータ1に供給する駆動電流を修正するフィードバック制御を行なう。
The
このように構成された電動パワーステアリング装置に用いられているモータ1は、軸長方向の長さを短縮し、小型化されている。従って、図に示すようにコラムハウジング42の外側にモータ1を取付け、ステアリング軸40に伝動構成してなるコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置においては、コラムハウジング42の外側へのモータ1の突出長さを短縮することができ、車室内の運転者の足元空間を十分に確保することができるだけでなく、アシスト力を犠牲にすることなく狭いスペースに電動パワーステアリング装置を搭載できるようになり、車室内空間の拡大を図ることができる。
The
一方、ラックケース21にモータ1を取付け、ラック軸20に伝動構成してなるピニオンアシストタイプ及びラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置においては、モータ1が小型化されることにより、エンジンルームのスペースの確保につながり、例えば自動車衝突時の衝撃エネルギを吸収するためのクラッシャブルゾーンの確保や、中大型車向けにモータ1を大出力化した場合における設置スペースの確保がし易くなる。
なお、モータ1は、電動パワーステアリング装置以外の装置に備えられてもよい。
On the other hand, in the pinion assist type and rack assist type electric power steering apparatus in which the
The
1 モータ、2 ケース、2a 底壁、2b,2c 支持突起、3 ステータ、4,91 ロータ、5,92 モータ軸、6,7 軸受、41 ステアリングホイール(操舵部材)、50 トルクセンサ、60 アシスト制御部(駆動制御部)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該ケースに収容されており、共に筒状のステータ及びロータと
を備え、
該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、
前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、
該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの一端側に対して内嵌されている第1の軸受と、
一端部が、前記支持突起から離隔して前記ロータの他端側に対して内嵌されており、他端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、
前記他端部を支持する第2の軸受と
を備えることを特徴とするモータ。 A bottomed cylindrical case,
The case is housed, and both have a cylindrical stator and a rotor,
In the motor where both ends of the rotor are supported by the case by bearings,
A support protrusion provided on the inner surface of the bottom wall of the case to support the rotor;
A first bearing that is externally fitted to the support protrusion and is internally fitted to one end of the rotor;
One end portion is spaced from the support protrusion and is internally fitted to the other end side of the rotor, and the other end portion protrudes from the opening of the case;
A motor comprising: a second bearing that supports the other end portion.
該ケースに収容されている筒状のステータ及び有底筒状のロータと
を備え、
該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、
前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、
該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの開口側に対して内嵌されている第1の軸受と、
前記ロータの底側に一体に設けられて、先端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、
前記先端部を支持する第2の軸受と
を備えることを特徴とするモータ。 A bottomed cylindrical case,
A cylindrical stator housed in the case and a bottomed cylindrical rotor,
In the motor where both ends of the rotor are supported by the case by bearings,
A support protrusion provided on the inner surface of the bottom wall of the case to support the rotor;
A first bearing that is externally fitted to the support protrusion and is internally fitted to the opening side of the rotor;
A motor shaft provided integrally on the bottom side of the rotor and having a tip protruding from the opening of the case;
A motor comprising: a second bearing that supports the tip portion.
操舵補助用のモータと、
前記トルクセンサが検出した操舵トルク値に基づいて前記モータを駆動制御する駆動制御部と
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータは、請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
65 A torque sensor for detecting a steering torque value applied to the steering member;
A steering assist motor;
An electric power steering apparatus comprising: a drive control unit that drives and controls the motor based on a steering torque value detected by the torque sensor;
4. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor is a motor according to claim 1.
65
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