JP2020099194A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載性に優れた駆動装置を提供する。【解決手段】スルーボルト７７は、第１フレームエンド７５と第２フレームエンド７６とを締結している。第１フレームエンド７５は、径方向外側へ突き出す複数のフランジ部７８を有する。第２フレームエンド７６は、フランジ部７８に対応して設けられ且つスルーボルト７７によりフランジ部７８と締結されている複数のフランジ部７９を有する。第２フレームエンド７６は、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物であるハウジング２４に固定されるフランジ部４６を有する。フランジ部７８およびフランジ部７９は、モータ部のシャフトの横断面においてステータ３８に外接する仮想的な正方形ＳＱ２の内側にある。フランジ部４６は、仮想的な正方形ＳＱ２から外側に向けて突出している。【選択図】図１２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に用いられる駆動装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置に用いられる駆動装置が知られている。特許文献１には、操舵アシストトルクを発生するモータ部と、モータ部への通電を制御する制御部とが一体に設けられた機電一体型の駆動装置が開示されている。この駆動装置は、制御部の半導体モジュールを軸方向へ沿うように配置することによって、径方向体格を小さくしている。

特許文献１に開示された駆動装置において、モータ部は、筒状のケースに収容されている。ケースの一端には、当該ケースと同一部材からなる第１フレームエンドが設けられている。ケースの他端には第２フレームエンドが設けられている。第２フレームエンドおよびケースは、径方向外側に突き出す３つのフランジ部を有している。第２フレームエンドのフランジ部は、ボルトによってケースのフランジ部に締結されている。

特開２０１１−１７７００１号公報

ところで、駆動装置は、アシストトルクを伝達する部位の違いによってコラムアシスト型、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型などの形式に大別される。コラムアシスト型の駆動装置はコラム軸近傍に設置される。ピニオンアシスト型の駆動装置はラックアンドピニオン機構近傍に設置される。ラックアシスト型の駆動装置はラック軸近傍に設置される。いずれの型式にせよ、駆動装置以外にも種々の装置が車両に取り付けられる昨今においては、各種装置の取り付けに必要なスペースを確保することが重要な課題である。

特許文献１に開示された駆動装置は、制御部がケースの外径内に収まるように構成されている。これにより、制御部の径方向体格の小型化が実現している。その結果、フレームエンドおよびケースが径方向において最も外側に位置することになった。したがって、発明者は、駆動装置の搭載性を高めるには、フランジ部の位置を最適化する必要があると考えている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、搭載性に優れた駆動装置を提供することである。

本発明による駆動装置は、モータ部（３１）、制御部（３２）、第１フレームエンド（７５）および第２フレームエンド（７６）を備える。モータ部は、ステータ（３８）、当該ステータの内側に回転可能に設けられているロータ（３９）、および、ロータと一体に回転するシャフト（４１）を有する。制御部は、モータ部の軸方向の一方に設けられ、モータ部への通電を制御する。第１フレームエンドは、モータ部と制御部との間に設けられ、制御部を保持し、シャフトを支持している。第２フレームエンドは、モータ部に対し制御部とは反対側に設けられ、シャフトを支持している。

駆動装置は、第１フレームエンドと第２フレームエンドとを締結している第１締結部材（７７）をさらに備える。第１フレームエンドは、径方向外側へ突き出す複数の第１フランジ部（７８）を有する。第２フレームエンドは、第１フランジ部に対応して設けられ且つ第１締結部材により第１フランジ部と締結されている複数の第２フランジ部（７９）を有する。

第１フレームエンドまたは第２フレームエンドは、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物（２４）に固定される第３フランジ部（４６）を有する。第１フランジ部および第２フランジ部は、シャフトの横断面においてステータに外接する仮想的な正方形（ＳＱ２）の内側にある。第３フランジ部は前記仮想的な正方形から外側に向けて突出している。

このように構成された駆動装置は、第１および第２フランジ部が上記仮想的な正方形の外側に位置するものと比べると、搭載性を高めることができる。
例えば、ラック軸と地面との間に設けられるラックアシスト型の場合、本発明によれば、上記仮想的な正方形の１つの辺と地面とが略平行となるように搭載することによって、ラック軸と地面との間の搭載スペースをケースまたはステータの外径近くまで小さくすることができる。

これに対して、特許文献１に開示されているように第１および第２フランジ部が上記仮想的な正方形の外側に位置する駆動装置によると、１つ目のフランジ部と２つ目のフランジ部との間に地面が位置するように搭載しても、３つ目のフランジ部がラック軸と干渉する位置関係となる。そのため、ラック軸と地面との間の搭載スペースを大きくせざるを得ない。

コラムアシスト型およびピニオンアシスト型においても同様のことが言える。すなわち、上記ラックアシスト型の説明における「地面」が、コラムアシスト型およびピニオンアシスト型の場合では「周辺装置」などに置き換わるだけである。
したがって、本発明による駆動装置は搭載性に優れている。

本発明の第１実施形態による駆動装置が用いられた電動パワーステアリング装置を示す図である。 図１の駆動装置の断面図である。 図２の駆動装置を矢印ＩＩＩ方向から見た図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の第２実施形態による駆動装置を示す図であって、第１実施形態における図３に対応する図である。 本発明の第３実施形態による駆動装置を示す図であって、第１実施形態における図３に対応する図である。 本発明の第４実施形態による駆動装置の断面図であって、第１実施形態における図４に対応する図である。 図７の駆動装置を矢印ＶＩＩＩ方向から見た図である。 本発明の第５実施形態による駆動装置の断面図であって、第１実施形態における図２に対応する図である。 図９の駆動装置を矢印Ｘ方向から見た図である。 本発明の第６実施形態による駆動装置の断面図であって、第１実施形態における図４に対応する図である。 図１１の駆動装置を矢印ＸＩＩ方向から見た図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、第１〜第５実施形態は参考形態に相当する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による駆動装置を図１に示す。本実施形態の駆動装置１０は、車両の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置１１に用いられている。

（電動パワーステアリング装置）
先ず、電動パワーステアリング装置１１の構成について図１を参照して説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１１は、ハンドル１２、コラム軸１３、ラックアンドピニオン機構１４、ラック軸１５、駆動装置１０、減速機構１６、ボールナット機構１７およびタイロッド１８等を備えている。

運転者によるハンドル１２の回転運動は、コラム軸１３等を介してラックアンドピニオン機構１４に伝達され、当該ラックアンドピニオン機構１４によりラック軸１５の直線運動に変換される。一方、駆動装置１０のシャフト４１の回転運動は、減速機構１６を介してボールナット機構１７に伝達され、当該ボールナット機構１７によりラック軸１５の直線運動に変換される。ラック軸１５の直線運動は、タイロッド１８を介して車輪１９に伝達される。車輪１９は、ラック軸１５の直線運動の変位量に応じて向きを変える。

減速機構１６は、例えばベルト伝動式であり、駆動装置１０のシャフト４１に固定されている小プーリ２１と、ボールナット機構１７に固定されている大プーリ２２と、小プーリ２１および大プーリ２２に巻き掛けられているベルト２３とを備えている。減速機構１６は、ボールナット機構１７と共にハウジング２４に収容されている。なお、減速機構１６は、ベルト駆動式に限らず、例えば歯車式等の他の機構であってもよい。また、減速機構１６に代えて、等速または増速して動力を伝達する機構が設けられてもよい。

駆動装置１０は、電動パワーステアリング装置１１の動力源として用いられている。駆動装置１０は、操舵アシストトルクを発生するモータ部３１と、モータ部３１への通電を制御する制御部３２とが一体に設けられた機電一体型のアクチュエータである。本実施形態では、駆動装置１０は、ラック軸１５と地面Ｇとの間に設けられ、ハウジング２４の外壁に固定されている。ハウジング２４は「取付対象物」である。このように設けられる駆動装置１０は、ラック軸１５と地面Ｇとの間の限られたスペースに搭載可能とするため、特に径方向体格の小型化が要求される。

（駆動装置）
次に、駆動装置の構成について図２〜図４を参照して説明する。
図２〜図４に示すように、駆動装置１０は、モータ部３１、制御部３２、ケース３３、第１フレームエンド３４、第２フレームエンド３５、制御部カバー３６およびボルト３７等を備えている。
モータ部３１は、ステータ３８と、ステータ３８の内側に回転可能に設けられているロータ３９と、ロータ３９と一体に回転するシャフト４１とを有する。

制御部３２は、モータ部３１の軸方向の一方に設けられている。制御部３２は、図示しないインバータを構成するパワーモジュールやマイコン等の電子部品を有し、各種センサからの信号に基づきモータ部３１への通電を制御する。
ケース３３は、筒状であり、モータ部３１を収容している。ステータ３８は、ケース３３の内壁に例えば圧入等により固定されている。

第１フレームエンド３４は、モータ部３１と制御部３２との間に設けられ、制御部３２を保持している。本実施形態では、第１フレームエンド３４は、制御部３２が発する熱を受容するヒートシンクとして機能する。つまり、第１フレームエンド３４は、モータの外郭としての機能、および、ヒートシンクとしての機能を兼ね備えている。また、第１フレームエンド３４は、その中央部に設けられた軸受４２を介してシャフト４１を支持している。

第２フレームエンド３５は、モータ部３１に対し制御部３２とは反対側に設けられている。また、第２フレームエンド３５は、その中央部に設けられた軸受４３を介してシャフト４１を支持している。本実施形態では、第２フレームエンド３５とケース３３は同一部材である。
制御部カバー３６は、カップ状であり、制御部３２を収容するよう設けられている。本実施形態では、制御部カバー３６は、例えば接着等により第１フレームエンド３４に固定されている。

第１フレームエンド３４は、径方向外側へ突き出す４つのフランジ部４４を有している。各フランジ部４４は、周方向において等間隔に設けられている。
ケース３３は、径方向外側へ突き出す４つのフランジ部４５を有している。各フランジ部４５は、周方向において等間隔に設けられている。フランジ部４５は、フランジ部４４に対応して設けられている。

ボルト３７は、第１フレームエンド３４のフランジ部４４とケース３３のフランジ部４５とを締結している。
フランジ部４４およびフランジ部４５は、シャフト４１の横断面においてケース３３に外接する仮想的な正方形ＳＱ１よりも内側に位置する。

第２フレームエンド３５は、径方向外側へ突き出す２つのフランジ部４６を有している。各フランジ部４４は、周方向において等間隔に設けられている。フランジ部４４は、ボルト４７によりハウジング２４に固定されている。本実施形態では、第２フレームエンド３５は、正方形ＳＱ１の１つの辺が地面Ｇと平行となるように、すなわち、２つのフランジ部４４の間に地面Ｇが位置するように、ハウジング２４に固定されている。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、第１フレームエンド３４は、径方向外側へ突き出す複数のフランジ部４４を有する。ケース３３は、フランジ部４４に対応して設けられ且つボルト３７によりフランジ部４４と締結されている複数のフランジ部４５を有する。フランジ部４４およびフランジ部４５は、シャフト４１の横断面においてケース３３に外接する仮想的な正方形ＳＱ１よりも内側に位置する。

このように構成された駆動装置１０は、フランジ部が上記仮想的な正方形ＳＱ１の外側に位置するものと比べると、搭載性を高めることができる。
ラック軸１５と地面Ｇとの間に設けられるラックアシスト型の場合、本実施形態によれば、上記仮想的な正方形ＳＱ１の１つの辺と地面Ｇとが略平行となるように搭載することによって、ラック軸１５と地面Ｇとの間の搭載スペースをケース３３の外径近くまで小さくすることができる。

これに対して、例えばフランジ部が３つ設けられる形態であって、少なくとも１つのフランジ部が上記仮想的な正方形ＳＱ１の外側に位置する形態によると、１つ目のフランジ部と２つ目のフランジ部との間に地面Ｇが位置するように搭載しても、３つ目のフランジ部がラック軸１５と干渉する位置関係となる。そのため、ラック軸１５と地面Ｇとの間の搭載スペースを大きくせざるを得ない。
したがって、第１実施形態による駆動装置１０は搭載性に優れている。

また、第１実施形態では、第１フレームエンド３４は、制御部３２が発する熱を受容するヒートシンクとして機能する。そのため、ヒートシンクを別途設ける形態と比べて部品点数が少なくなる。

また、第１実施形態では、フランジ部４４は、周方向において等間隔に４つ設けられている。そのため、フランジ部が３つ設けられる形態と比べて、１つのボルト３７に加わる力が小さくなり、ケース３３と第１フレームエンド３４とを強固に固定できる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図５に示すように、第１フレームエンド５１のフランジ部５２は、周方向において等間隔に２つ設けられている。フランジ部５２は正方形ＳＱ１の内側に位置している。
このようにフランジ部５２が２つであっても、正方形ＳＱ１の内側に位置するように設けられることによって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第２実施形態では、フランジ部５２は、少なくとも一部が周方向において第２フレームエンド３５のフランジ部４６と重なるよう設けられている。
そのため、駆動装置１０を軸方向から見たときのシルエットが小さくなり、搭載性を高めることができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図６に示すように、第１フレームエンド５５のフランジ部５６は、周方向において等間隔に２つ設けられている。フランジ部５６は正方形ＳＱ１の内側に位置している。フランジ部５６は、周方向において第２フレームエンド３５のフランジ部４６と完全に重なるよう設けられている。
そのため、第２実施形態と比べて駆動装置１０を軸方向から見たときのシルエットがさらに小さくなり、搭載性をさらに高めることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、図７および図８に示すように、第１フレームエンド６１とケース６２は同一部材から構成されている。第２フレームエンド６３は、径方向へ突き出す４つのフランジ部６４を有している。ケース６２は、フランジ部６４に対応する４つのフランジ部６５を有している。ボルト３７は、第２フレームエンド６３のフランジ部６４とケース６２のフランジ部６５とを締結している。フランジ部６４、６５は、仮想的な正方形ＳＱ１よりも内側に位置する。
このようにフランジ部６４が第２フレームエンド６３に設けられる場合であっても、正方形ＳＱ１の内側に位置するように設けられることによって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、図９および図１０に示すように、ボルト３７は、第２フレームエンド７１のフランジ部７２とケース７３のフランジ部７４とハウジング２４とを締結している。つまり、フランジ部７２およびフランジ部７４は、第２フレームエンド７１とケース７３とを固定するための固定部であるとともに、駆動装置１０をハウジング２４に固定するための固定部でもある。
そのため、例えば第１実施形態のように駆動装置１０をハウジング２４に固定するためのフランジ部４６を別途設ける場合と比べて、駆動装置１０を軸方向から見たときのシルエットがさらに小さくなり、搭載性をさらに高めることができる。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、図１１および図１２に示すように、ケースは設けられていない。ステータ３８は、第１フレームエンド７５と第２フレームエンド７６との間に挟まれることによって保持されている。「締結部材」としてのスルーボルト７７は、第１フレームエンド７５のフランジ部７８と第２フレームエンド７６のフランジ部７９とを締結している。フランジ部７８およびフランジ部７９は、シャフト４１の横断面においてステータ３８に外接する仮想的な正方形ＳＱ２よりも内側に位置する。
このようにケースが設けられず、また、第１フレームエンド７５と第２フレームエンド７６とが締結される場合であっても、フランジ部７８およびフランジ部７９が正方形ＳＱ２の内側に位置するように設けられることによって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、第１フレームエンドおよび第２フレームエンドの両方がケースとは別部材であってもよい。そして、第１フレームエンドのフランジ部とケースのフランジ部とがボルトにより締結されるとともに、第２フレームエンドのフランジ部とケースの別のフランジ部とがボルトにより締結されてもよい。または、第１フレームエンドおよび第２フレームエンドの一方のフランジ部とケースのフランジ部とがボルトにより締結されるとともに、第１フレームエンドおよび第２フレームエンドの他方がケースに例えば圧入により固定されてもよい。

本発明の他の実施形態では、第１フレームエンドのフランジ部、第２フレームエンドのフランジ部、および、ケースのフランジ部は、周方向において不等間隔に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１１・・・電動パワーステアリング装置 ３１・・・モータ部
３２・・・制御部 ３３・・・ケース
３４、５１、５５、６１、７５・・・第１フレームエンド
３５、６３、７１、７６・・・第２フレームエンド
３７、７７・・・ボルト ３８・・・ステータ
３９・・・ロータ ４１・・・シャフト
４４、５２、５６、６４、７２、７８・・・フランジ部（第１フランジ部）
４５、６５、７４、７９・・・フランジ部（第２フランジ部）
７７・・・スルーボルト（第１締結部材） ＳＱ１、ＳＱ２・・・正方形

Claims (6)

1. 電動パワーステアリング装置（１１）の動力源として用いられる駆動装置であって、
   ステータ（３８）、当該ステータの内側に回転可能に設けられているロータ（３９）、および、前記ロータと一体に回転するシャフト（４１）、を有するモータ部（３１）と、
   前記モータ部の軸方向の一方に設けられ、前記モータ部への通電を制御する制御部（３２）と、
   前記モータ部と前記制御部との間に設けられ、前記制御部を保持し、前記シャフトを支持している第１フレームエンド（７５）と、
   前記モータ部に対し前記制御部とは反対側に設けられ、前記シャフトを支持している第２フレームエンド（７６）と、
   前記第１フレームエンドと前記第２フレームエンドとを締結している第１締結部材（７７）と、
   を備え、
   前記第１フレームエンドは、径方向外側へ突き出す複数の第１フランジ部（７８）を有し、
   前記第２フレームエンドは、前記第１フランジ部に対応して設けられ且つ前記第１締結部材により前記第１フランジ部と締結されている複数の第２フランジ部（７９）を有し、
   前記第１フレームエンドまたは前記第２フレームエンドは、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物（２４）に固定される第３フランジ部（４６）を有し、
   前記第１フランジ部および前記第２フランジ部は、前記シャフトの横断面において前記ステータに外接する仮想的な正方形（ＳＱ２）の内側にあり、
   前記第３フランジ部は前記仮想的な正方形から外側に向けて突出している駆動装置。
2. 前記第１フランジ部および前記第２フランジ部は前記仮想的な正方形から内側に離間した位置にある請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第１締結部材は前記仮想的な正方形の内側にある請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記第１締結部材の頭部は、当該第１締結部材が締結している前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との並び方向において、少なくとも一部が前記ステータと重なっている請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記第３フランジ部と前記取付対象物とを締結する第２締結部材（４７）は、前記仮想的な正方形の外側にある請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記第２締結部材は前記仮想的な正方形から外側に離間した位置にある請求項５に記載の駆動装置。

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