JP2020088924A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増大を抑制し、振動に対する信頼性を向上させることである。【解決手段】本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ラック軸とモータとの間にプーリとベルトを介して駆動されるステアリングシステムに用いられる電動パワーステアリング装置であって、前記ラック軸が収納されるラックハウジングに一体的に形成されかつ前記モータを収納するモータケースと、前記モータの回転軸に沿った軸方向に当該モータを前記モータケースに接続するネジと、を備える。【選択図】 図７

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、ラック軸とモータとの間にプーリとベルトを介して駆動されるステアリングシステムに用いられる電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、モータハウジングがコラム軸に片持ちで設けられる。モータを片持ちで支持した場合、モータが発生する電磁加振力によるモータ振動が指示点を中心にモータハウジングが自由に振動するため振動が大きくなり騒音が増大する。

その対策として、モータハウジングにモータを挿入してトメワで軸方向に固定する構造とし、モータのステータコア外径はステータコアを挟持するブラケット及びフランジ外径よりも大きくし、ブラケット及びフランジには円筒状の溝が設けられており、その部分に吸音性や吸振性の特性を持つ介挿材を設け、モータハウジングの内径面に接するようにしてモータ振動をモータハウジングに伝わることを抑制している。しかしながら、介挿材を追加で設けることによりコスト増大を引き起こしていた。

特開２０１０−１９３６８１号公報

本発明の課題は、コスト増大を抑制し、振動に対する信頼性を向上させることである。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ラック軸とモータとの間にプーリとベルトを介して駆動されるステアリングシステムに用いられる電動パワーステアリング装置であって、前記ラック軸が収納されるラックハウジングに一体的に形成されかつ前記モータを収納するモータケースと、前記モータの回転軸に沿った軸方向に当該モータを前記モータケースに接続するネジと、を備える。

また本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータは、前記回転軸と接続されるロータと、径方向に対向するステータと、を有し、前記ステータは、前記周方向の外面と前記モータケースの内壁との間に空隙部が設けられるように形成される。

本発明により、モータの振動の増幅を抑制して騒音を低減させることができる。また、車種に依存する取り付け構造はラックハウジング側で最適化し、モータケースとラックハウジングを一体構造としたことで、モータとＥＣＵを一体化したＥＰＰ（エレクトリック・パワー・パック）を標準構造とすることができる。また、ステータコアの外径面をモータケースに対して空間部を設けて配置することで、径方向の振動をラックハウジングに伝えない構造としたことで低騒音化が可能になる。

本実施形態に係るラックハウジング１及びモータケース２の全体斜視図である。 図１の矢印方向であってラックハウジング１及びモータケース２の側面図である。 モータ３のシャフト３０に沿った平面により切断された部分断面を含むラックハウジング１及びモータケース２の全体斜視図である。 本実施形態に係るＥＰＰ４０の全体斜視図である。 シャフト３０に沿ってかつＥＰＰ４０を含む断面図である。 図１の矢印方向であってモータ３が収納されたラックハウジング１及びモータケース２の側面図である。 ベルト６周辺のカバーを除いたモータケース２とラックハウジング１の斜視図である。 モータ３のシャフト３０に沿った平面の直角方向から見た断面図である。

以下、実施例を図面１から図面８を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係るラックハウジング１及びモータケース２の全体斜視図である。図２は、図１の矢印方向であってラックハウジング１及びモータケース２の側面図である。図６は、図１の矢印方向であってモータ３が収納されたラックハウジング１及びモータケース２の側面図である。図８は、モータ３のシャフト３０に沿った平面の直角方向から見た断面図である。

本実施形態に係る電動パワーステアリングシステムは、ラック軸をモータで駆動するベルト駆動タイプである。

図１に示されるように、ラックハウジング１は、モータケース２と一体的に構成される。具体的には、例えば、ラックハウジング１は、モータケース２と同一材料により金型を用いた鋳造によって形成される。

図６または図８に示されるように、モータケース２は、モータ３と、ＥＣＵ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＮＴＲＯＬ ＵＮＩＴ）２０と、を収納する。モータ３とＥＣＵ２０が一体化された電気部品は、ＥＰＰ４０と称される。

近年、ＥＶ化や自動運転対応に伴い、ラック推力の増加が要求されている。ラック推力増加に対してはモータ３に要求されるトルクが増加し、その結果、モータ３の加振力の増加により振動の増加、騒音の増加が予想される。

従来構造では、モータ３とＥＣＵ２０は一体構造で構成されていたが、ラックハウジング１に対してはネジ止めでラックの一部に固定されていた。そのために、モータ３は片持ち構造となり振動しやすいため円環モードの大きい８極１２スロット等の低振動モータが採用されていた。

図２及び図８に示されるように、モータケース２は、モータ３を挿入するための開口部を形成する。またモータケース２は、モータ３の収納空間を挟んで開口部と反対側に複数の貫通穴１５を形成する。後述するが、コネクタ２１が貫通穴１５を貫通する。

図２に示されるように、ＥＰＰ４０がモータケース２に固定されるためのネジ固定部１３が、モータ３の周方向に沿って全周に渡って数カ所設けられる。本実施形態においては、ネジ固定部１３は３つ設けられる。

図８に示されるように、ＥＰＰ４０は、ステータコア３１をモータケース２に固定するためのフロントブラケット７とリアブラケット８を有する。

図６に示されるように、スルーボルト９は、フロントブラケット７に形成された貫通孔を通ってモータケース２に固定する。

図３は、モータ３のシャフト３０に沿った平面により切断された部分断面を含むラックハウジング１及びモータケース２の全体斜視図である。

ネジ固定部１３は、例えば、ＥＰＰ４０を軸方向（シャフト３０に平行方向）に固定するボスである。スルーボルト収納部１４は、スルーボルト９の部分と干渉を避けるためにモータケース２に形成された凹み形状部である。

図３及び図６に示されるように、スルーボルト収納部１４とネジ固定部１３は、周方向に沿って交互に設けられる。

図４は、本実施形態に係るＥＰＰ４０の全体斜視図である。

ステータコア３１は、軸方向においてフロントブラケット７とリアブラケット８にインロー嵌合される。フロントブラケット７とリアブラケット８は、スルーボルト９により締結される。

フロントブラケット７は、その外周部に、図６に示されるボルト１２やスルーボルト９を通すネジ穴１０を複数個形成する。なおネジ穴１０は、フロントブラケット７から径方向に突出する複数の突出部にそれぞれ形成される
リアブラケット８は、スルーボルト９を固定するためのネジ固定部１１を有する。ネジ固定部１１は、スルーボルト９を通すネジ穴１０を形成するフロントブラケット７の突出部と軸方向において対向する位置に設けられる。

フロントブラケット７に設けられた複数のネジ穴１０は、リアブラケット８と締結するためのネジ穴（図４においてスルーボルト８が挿入されたネジ穴）と、モータケース２に設けられたネジ固定部１３と締結されるネジ穴（図２参照）と、の２種類のネジ穴により構成される。

本実施形態においては、ネジ穴１０の数は６個であり、リアブラケット８に設けられたネジ固定部１１の数は３個であり、モータケース２に設けられたネジ固定部１３も３個である。図３に示されるように、フロントブラケット７とリアブラケット８を締結するスルーボルト収納部１４と、モータケース２と締結するネジ固定部１３と、は交互に設けられる。

図４に示されるように、ＥＣＵ２０は、モータ３の小プーリ４側とは反対側に配置される。ＥＣＵ２０は、電子回路基板、パワー半導体素子やコネクタ２１等から構成される。コネクタ２１は、ＤＣ電源及びトルクセンサ信号等のを送受信する。

図５は、シャフト３０に沿ってかつＥＰＰ４０を含む断面図である。

コイル３３は、ステータコア３１に巻回される。前述したように、ステータコア３１は、フロントブラケット７とリアブラケット８で挟まれる。そしてステータコア３１は、フロントブラケット７に設けたネジ穴１０とリアブラケット８に設けたネジ固定部１１をスルーボルト９によって締結される。

ロータ３２は、ステータコア３１の内周側に配置される。シャフト３０は、ロータ３２の中央に接続される。またシャフト３０の一方は、フロントブラケット７に設けられたフロントベアリング３４に回転自在に支持される。同様にシャフト３０の他方は、リアブラケット８に設けられたリアベアリング３５に回転自在に支持される。フロントベアリング３４は、フロントブラケット７にベベル型トメワ１６で固定される。また小プーリ４は、シャフト３０の先端に設けられる。

図６に示される固定ネジ１２は、ＥＰＰ４０をモータケース２に固定する。固定ネジ１２は、フロントブラケット７をモータケース２に設けたネジ固定部１３（図３参照）に軸方向に沿って締結される。固定ネジ１２とスルーボルト９は、交互に均等に配置される。

図３に示されるように、モータケース２にはそれぞれのブラケットに設けられたネジ穴１０を収容できるように内周面が凹凸形状で構成される。これにより、モータ３が回転方向にずれることを防止している。

図７は、ベルト６周辺のカバーを除いたモータケース２とラックハウジング１の斜視図である。

本実施形態においてはモータケース２とラックハウジング１は、１つの部品として鋳造される。ＥＰＰ４０が、モータケース２に挿入され、そして軸方向にねじ止めされる。ＥＰＰ４０に設けられた小プーリ４とラックハウジング１の内部を貫通するラック軸（図示せず）に設けられた大プーリ５がベルト６により接続される。なお、ベルト６の張力調整用のアイドラプーリは図示していない。

図８に示されるように、ステータコア３１はフロントブラケット７とリアブラケット８に挟まれて固定される。ステータコア３１がモータケース２に組み込まれた状態においては、ステータコア３１とモータケース２の内周面との間に空間部３８が設けられる。つまり、ステータコア３１は、モータケース２の内周面との間に非接触面を有する。

より具体的には、フロントブラケット７が、ステータコア３１のコイルエンド面の一部及びステータコア３１の側面の一部と接触して、ステータコア３１を支持する。同様にリアブラケット８が、ステータコア３１のコイルエンド面の一部及びステータコア３１の側面の一部と接触して、ステータコア３１を支持する。空間部３８は、ステータコア３１の側面とモータケース２の内周面との間に設けられる。

これにより、ステータコア３１の径方向振動が、モータケース２に伝わりにくくなるため振動を低減させることができる。また、モータケース２は、ラックハウジング１に部分的ではあるがモータケース２の全体が接触するように構成されるため、ラックハウジング１の振動は騒音を出しにくい構造とすることができる。

シール材３７は、モータケース２とコネクタ２１の隙間を埋めて気密を保っている。またＯリング３６が、リアブラケット８の外周面に設けられたＯリング溝に配置され、ＥＣＵ２０の水密性を確保する。口出し線３９は、コイル３３か延びてＥＣＵ２０の回路部品と接続される。

以上説明したように、ラックハウジング１と平行してモータケース２を一体的に配置した一部品とし、モータケース２がラックハウジング１に対して両持ち構造とし、更に、モータケース２に対してＥＰＰを軸方向に固定し、モータのステータコア３１が直接モータケース２に接触しない構造とすることで、モータの電磁加振力による振動をモータケース２に伝えづらくすることで騒音の低減効果がある。また、モータケース２を搭載する車種毎に最適構造で設けることで、モータとＥＣＵを合体させたＥＰＰ４０を標準化できるためモータ、ＥＣＵの製造設備の簡略化、標準化が可能になりコスト低減が可能になる。

１…ラックハウジング、２…モータケース、３…モータ、４…小プーリ、５…大プーリ、６…ベルト、７…フロントブラケット、８…リアブラケット、９…スルーボルト、１０…ネジ穴、１１…ネジ固定部、１２…固定ネジ、１３…ネジ固定部、１４…スルーボルト収納部、１５…貫通穴、１６…ベベル型トメワ、２０…ＥＣＵ、２１…コネクタ、３０…シャフト、３１…ステータコア、３２…ロータ、３３…コイル、３４…フロントベアリング、３５…リアベアリング、３６…Ｏリング、３７…シール材、３８…空間部、３９…口出し線、４０…ＥＰＰ

Claims (5)

1. ラック軸とモータとの間にプーリとベルトを介して駆動されるステアリングシステムに用いられる電動パワーステアリング装置であって、
   前記ラック軸が収納されるラックハウジングに一体的に形成されかつ前記モータを収納するモータケースと、
   前記モータの回転軸に沿った軸方向に当該モータを前記モータケースに接続するネジと、を備える電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記モータは、前記回転軸と接続されるロータと、径方向に対向するステータと、を有し、
   前記ステータは、前記周方向の外面と前記モータケースの内壁との間に空隙部が設けられるように形成される電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記モータの軸方向の一方側に配置される第１ブラケットと、
   前記モータの軸方向の他方側に配置される第２ブラケットと、を備え、
   前記第１ブラケットは、前記第２ブラケットよりも前記プーリに近い側に設けられかつ前記モータケースに設けられた凹部に向かって突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記モータケースに対する取付け部を形成する電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   モータを制御する制御回路部を備え、
   前記制御回路部は、前記第２ブラケットであって前記モータが配置された面とは反対側に配置される電動パワーステアリング装置。
5. 請求項４に記載の電動パワーステアリング装置であって、
   前記第２ブラケットは、前記モータケースの内壁との間で気密を保つためのＯリングを有し、
   前記Ｏリングは、前記モータが配置された空間と前記制御回路部が配置された空間の間に設けられる電動パワーステアリング装置。

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