JP3762486B2 - モータのヨーク構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのヨーク構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の電動パワーステアリング装置に於いて、左右前輪にそれぞれタイロッドを介して連結された駆動シャフトを電動モータにより駆動するようにしているものがある。そのような電動パワーステアリング装置にあっては、図３に示されるように長尺の筒状をなすヨーク１と、ヨーク１に同軸的にフランジ結合されたケーシング２とが、図示されない車両のボディに幅方向に延在するように、例えばケーシング２に形成されたブラケット２ａ及びヨーク１の一部に巻回される取付ブラケット１３を介して、車体側にボルト止めされて支持されるようになっている。
【０００３】
上記ヨーク１及びケーシング２からなる筒状体内には、同軸的にかつ軸線方向に変位自在な駆動シャフト３が内蔵されており、駆動シャフト３の両端部に図示しないタイロッドを介して左右の前輪が連結されるようになっている。その駆動シャフト３には、ステアリングシャフトに連結されるピニオンシャフト４がラック・アンド・ピニオンにて連結されている。
【０００４】
駆動シャフト３の軸線方向中間部にはモータ軸である中空シャフト５が同軸的に外嵌され、中空シャフト５の軸線方向中間部の外周面にはモータのアーマチュアコア６ａ及びコンミテータ６ｂが同軸的に固着されており、これらのアーマチュア６と一体的に中空シャフト５が回転するようになっている。そして、駆動シャフト３の外周面と中空シャフト５の軸線方向一端部の内周面との間には、中空シャフト５の回転力を駆動シャフト３の軸線方向の推力に変換するボールねじ構造が設けられている。このようにして中空シャフト５に一体化されたアーマチュア（ロータ）６の回転トルクを駆動シャフト３の軸線方向のアシスト力に変換して、ピニオンシャフト４に連結されたステアリングホイール（図示せず）の操舵力を軽減するようになっている。
【０００５】
このようにして構成された電動パワーステアリング装置にあっては、前記したようにヨーク１の一部を車体に取り付けるようにしており、そのようなヨークにあっては、構造上モータ部が大径になり、極力小型化するべく車体取付部を小径にすると、図３に示されるように両者をテーパ部１ｄを介して連結する形状になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして構成された電動パワーステアリング装置を車に搭載した状態において、走行中に路面の凹凸などによってタイヤに負荷が加わり、通常の動力伝達経路に逆らう反力（キックバック）が電動パワーステアリング装置に加わることがある。実際には、その反力は駆動シャフトを軸線方向に押す力となり、その力はボールねじ機構、アーマチュアを介して中空シャフトの固定部であるボールベアリング部に加わることになる。通常は、この各構成部分の強度を増すことで耐久性を向上させることになるが、より大きい反力が加わって駆動シャフトより大径に形成されているタイロッドとの連結部がヨーク開口端部に達して当接した場合には、ヨークを軸線方向に圧縮する力となる。この圧縮力に対してヨークの耐久性を上げるためには、上記テーパ部の軸線に対する傾斜角度が小さい方が有利である。それに対して、車載レイアウトなどの制約によってヨーク全長を短くしなければならない場合、まずアーマチュアを受容する部分以外の筒部を短くすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、図４に示すようにヨーク１側を車体に固定する取付ブラケット１３の係合する部分がヨークの開口端部に近接する小径部１ｃにあることから、この取付ブラケット１３の幅（小径部１ｃの軸線方向長さ）よりも小径部１ｃを短くすることができない。そこで、テーパ部１ｄの軸線方向寸法Ｌ２を短縮化すること、すなわち軸線に対する傾斜角θ２を大きくすることが考えられる。しかしながら、テーパ部１ｄの傾斜角度を大きく変えると、その部位に応力集中が生じ易くなり、上記軸線方向圧縮力に対する強度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、ヨーク全長を長くすることなく軸線方向圧縮力に対する強度を確保することを実現するために、本発明に於いては、モータのヨークを筒状に形成し、その軸線方向について大径部と小径部とを設けると共に、該大径部と該小径部との間に両者を連絡するテーパ部を設けたモータのヨーク構造であって、前記テーパ部の肉厚が、前記大径部及び前記小径部の各肉厚よりも厚く、かつ前記大径部側から前記小径部側に至るにつれて漸増しているものとした。特に、前記大径部及び前記小径部の少なくとも一方が、組み付けられる部材に合わせて切削加工して薄肉化されていると良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明が適用された電動パワーステアリング装置の全体は、従来例で示した図３と同様であり、その図示及び説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明が適用された電動パワーステアリング装置の要部を拡大して示す図である。図に示されるように、本電動パワーステアリングのモータ軸としての中空シャフト５の軸線方向中間部にアーマチュアコア６ａが固設されており、その軸線方向一方の端部には、中間部分よりも拡径された円筒状のナット保持部７が一体に形成されており、そのナット保持部７内にはボールナット８が同軸的に固定されている。ボールナット８は、ナット保持部７内に挿入されて組み付けられるが、ナット保持部７の挿入方向端側の環状端面に突き当たって位置決めされ、端面に複数の孔１４ａを有するロックナット１４をナット保持部材７内にねじ込んだ後、ナット保持部７の開口端縁部を半径方向内向きにかしめて、抜け止めされている。なお、ボールナット８の外周面の一部に設けられた溝部８ａにナット保持部７の内周面の対応する部分に突設された内向突部７ａが係合するようにされており、その係合により回転方向に対してボールナット８が回り止めされている。
【００１１】
駆動シャフト３の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝３ａが設けられており、ボールねじ溝３ａとボールナット８の内周面のねじ溝との間には複数のボール９が転動可能に受容されている。このように、駆動シャフト３のボールねじ溝３ａとボールナット８とによりボールねじ機構が構成されており、アーマチュア６の正逆回転により駆動シャフト３が軸線方向に往復動して、前輪を転舵する力が動力補助される。
【００１２】
また、ヨーク１は、アーマチュア６に対応する固定磁石１０を内設された大径部１ａと、その大径部１ａよりも縮径されかつナット保持部７用ベアリングを保持するための軸支持部１ｂと、軸支持部１ｂよりもさらに縮径された小径部１ｃとからなるように形成されている。なお、小径部１ｃは、ナット保持部７を隙間をあけて外囲する部分から開口端に至るまで同一径に形成されている。
【００１３】
そして、小径部１ｃの開口端部に環状のエンドピース１１が圧入にて固着されている。このエンドピース１１の内周側には、駆動シャフト３の軸線方向の自由変位に規制し、かつタイロッドの連結部がヨークに当接したときにヨークを軸方向に圧縮させようとする力を受け止めるべく、環状弾性体とその内周面に固着された金属製スリーブとからなるストッパ１２が固着されている。なお、ヨーク１側はこの小径部１ｃに取付ブラケット１３が巻回されて、車体に取り付けられる。
【００１４】
次に、本発明に基づくヨーク１の形状を図２を参照して以下に示す。本図示例におけるヨーク１は、管状の素材からエキスパンド加工により大径部１ａを形成し、スウェージング加工により小径部１ｃを形成されている。なお、軸支持部１ｂの外径にあっては、管状素材と同一径であって良い。
【００１５】
このようにして加工されたヨーク１にあっては、軸支持部１ｂと小径部１ｃとの両者間にテーパ部１ｄが形成されており、両部１ｂ・１ｃがテーパ部１ｄを介して連絡されている形状をなしている。そして、上記したように小径部１ｃを軸支持部１ｂに対してスウェージング加工していることから、テーパ部１ｄの肉厚が、軸支持部１ｂから小径部１ｃに至るまで漸増することになる。図２に示されるように、テーパ部１ｄの軸支持部１ｂ近傍の肉厚をｔ１とし、その小径部１ｃ近傍の肉厚をｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２となる。
【００１６】
また、本図示例におけるヨーク１にあっては、前記したようにエンドピース１１を組み付けるために小径部１ｃ、及びナット保持部７用ベアリングを組み付けるための軸支持部１ｂが、組み付け精度を向上させるためにそれぞれ想像線で示される元の肉厚から切削加工されて薄肉化されている。したがって、各部１ｂ・１ｃの肉厚ｔ０（同一でなくても良い）に対してテーパ部１ｄの肉厚が厚く、ｔ０＜ｔ１＜ｔ２の関係になっている。
【００１７】
このようにすることにより、テーパ部１ｄの軸線方向長さＬを短く（Ｌ＜Ｌ２）して、テーパ部１ｄの軸線に対する傾斜角度θを大きく（例えば４５度位；θ＞θ２）しても、ヨーク１に加わる軸線方向外力に対する圧縮強度を好適に確保することができる。
【００１８】
なお、本具体例では軸支持部１ｂを素材の管径にしたが、小径部１ｃを素材の管径にして軸支持部１ｂ及び大径部１ａをエキスパンド加工したり、大径部１ａを素材の管径にして軸支持部１ｂ及び小径部１ｃをスウェージング加工してそれぞれを形成しても良い。これら各場合においても、テーパ部１ｄの肉厚の関係は前記と同様になり、同様の効果を奏し得る。
【００１９】
また、本具体例では電動パワーステアリング装置のヨークについて示したが、ヨークをケーシングとして用いて、モータ部とその他の部分とが異径形状の装置において、その軸線方向に外力が加わることによる圧縮荷重に対して強度を確保する必要がある構造のものに好適に適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、テーパ部の軸線に対する傾斜角度を大きくしても、ヨークの軸線方向に加わる圧縮荷重に対するテーパ部の強度を確保することができ、テーパ部の軸線方向長さを短くすることができるため、ヨークの全長を長くすることなく、十分な強度を確保した装置を構成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく電動パワーステアリング装置の要部拡大側断面図。
【図２】本発明に基づくヨークの要部拡大側断面図。
【図３】電動パワーステアリング装置の全体を示す概略図。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置のヨークの要部拡大側断面図。
【符号の説明】
１ ヨーク
１ａ 大径部
１ｂ 軸支部
１ｃ 小径部
１ｄ テーパ部
２ ケーシング
２ａ ブラケット
３ 駆動シャフト
３ａ ボールねじ溝
４ ピニオンシャフト
５ 中空シャフト
６ アーマチュア
６ａ アーマチュアコア
６ｂ コンミテータ
７ ナット保持部
７ａ 段付き部
８ ボールナット
８ａ 溝部
９ ボール
１０ 固定磁石
１１ エンドピース
１２ ストッパ
１３ 取付ブラケット
１４ ロックナット
１４ａ 孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのヨーク構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の電動パワーステアリング装置に於いて、左右前輪にそれぞれタイロッドを介して連結された駆動シャフトを電動モータにより駆動するようにしているものがある。そのような電動パワーステアリング装置にあっては、図３に示されるように長尺の筒状をなすヨーク１と、ヨーク１に同軸的にフランジ結合されたケーシング２とが、図示されない車両のボディに幅方向に延在するように、例えばケーシング２に形成されたブラケット２ａ及びヨーク１の一部に巻回される取付ブラケット１３を介して、車体側にボルト止めされて支持されるようになっている。
【０００３】
上記ヨーク１及びケーシング２からなる筒状体内には、同軸的にかつ軸線方向に変位自在な駆動シャフト３が内蔵されており、駆動シャフト３の両端部に図示しないタイロッドを介して左右の前輪が連結されるようになっている。その駆動シャフト３には、ステアリングシャフトに連結されるピニオンシャフト４がラック・アンド・ピニオンにて連結されている。
【０００４】
駆動シャフト３の軸線方向中間部にはモータ軸である中空シャフト５が同軸的に外嵌され、中空シャフト５の軸線方向中間部の外周面にはモータのアーマチュアコア６ａ及びコンミテータ６ｂが同軸的に固着されており、これらのアーマチュア６と一体的に中空シャフト５が回転するようになっている。そして、駆動シャフト３の外周面と中空シャフト５の軸線方向一端部の内周面との間には、中空シャフト５の回転力を駆動シャフト３の軸線方向の推力に変換するボールねじ構造が設けられている。このようにして中空シャフト５に一体化されたアーマチュア（ロータ）６の回転トルクを駆動シャフト３の軸線方向のアシスト力に変換して、ピニオンシャフト４に連結されたステアリングホイール（図示せず）の操舵力を軽減するようになっている。
【０００５】
このようにして構成された電動パワーステアリング装置にあっては、前記したようにヨーク１の一部を車体に取り付けるようにしており、そのようなヨークにあっては、構造上モータ部が大径になり、極力小型化するべく車体取付部を小径にすると、図３に示されるように両者をテーパ部１ｄを介して連結する形状になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして構成された電動パワーステアリング装置を車に搭載した状態において、走行中に路面の凹凸などによってタイヤに負荷が加わり、通常の動力伝達経路に逆らう反力（キックバック）が電動パワーステアリング装置に加わることがある。実際には、その反力は駆動シャフトを軸線方向に押す力となり、その力はボールねじ機構、アーマチュアを介して中空シャフトの固定部であるボールベアリング部に加わることになる。通常は、この各構成部分の強度を増すことで耐久性を向上させることになるが、より大きい反力が加わって駆動シャフトより大径に形成されているタイロッドとの連結部がヨーク開口端部に達して当接した場合には、ヨークを軸線方向に圧縮する力となる。この圧縮力に対してヨークの耐久性を上げるためには、上記テーパ部の軸線に対する傾斜角度が小さい方が有利である。それに対して、車載レイアウトなどの制約によってヨーク全長を短くしなければならない場合、まずアーマチュアを受容する部分以外の筒部を短くすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、図４に示すようにヨーク１側を車体に固定する取付ブラケット１３の係合する部分がヨークの開口端部に近接する小径部１ｃにあることから、この取付ブラケット１３の幅（小径部１ｃの軸線方向長さ）よりも小径部１ｃを短くすることができない。そこで、テーパ部１ｄの軸線方向寸法Ｌ２を短縮化すること、すなわち軸線に対する傾斜角θ２を大きくすることが考えられる。しかしながら、テーパ部１ｄの傾斜角度を大きく変えると、その部位に応力集中が生じ易くなり、上記軸線方向圧縮力に対する強度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、ヨーク全長を長くすることなく軸線方向圧縮力に対する強度を確保することを実現するために、本発明に於いては、モータのヨークを筒状に形成し、その軸線方向について大径部と小径部とを設けると共に、該大径部と該小径部との間に両者を連絡するテーパ部を設けたモータのヨーク構造であって、前記テーパ部の肉厚が、前記大径部及び前記小径部の各肉厚よりも厚く、かつ前記大径部側から前記小径部側に至るにつれて漸増しているものとした。特に、前記大径部及び前記小径部の少なくとも一方が、組み付けられる部材に合わせて切削加工して薄肉化されていると良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明が適用された電動パワーステアリング装置の全体は、従来例で示した図３と同様であり、その図示及び説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明が適用された電動パワーステアリング装置の要部を拡大して示す図である。図に示されるように、本電動パワーステアリングのモータ軸としての中空シャフト５の軸線方向中間部にアーマチュアコア６ａが固設されており、その軸線方向一方の端部には、中間部分よりも拡径された円筒状のナット保持部７が一体に形成されており、そのナット保持部７内にはボールナット８が同軸的に固定されている。ボールナット８は、ナット保持部７内に挿入されて組み付けられるが、ナット保持部７の挿入方向端側の環状端面に突き当たって位置決めされ、端面に複数の孔１４ａを有するロックナット１４をナット保持部材７内にねじ込んだ後、ナット保持部７の開口端縁部を半径方向内向きにかしめて、抜け止めされている。なお、ボールナット８の外周面の一部に設けられた溝部８ａにナット保持部７の内周面の対応する部分に突設された内向突部７ａが係合するようにされており、その係合により回転方向に対してボールナット８が回り止めされている。
【００１１】
駆動シャフト３の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝３ａが設けられており、ボールねじ溝３ａとボールナット８の内周面のねじ溝との間には複数のボール９が転動可能に受容されている。このように、駆動シャフト３のボールねじ溝３ａとボールナット８とによりボールねじ機構が構成されており、アーマチュア６の正逆回転により駆動シャフト３が軸線方向に往復動して、前輪を転舵する力が動力補助される。
【００１２】
また、ヨーク１は、アーマチュア６に対応する固定磁石１０を内設された大径部１ａと、その大径部１ａよりも縮径されかつナット保持部７用ベアリングを保持するための軸支持部１ｂと、軸支持部１ｂよりもさらに縮径された小径部１ｃとからなるように形成されている。なお、小径部１ｃは、ナット保持部７を隙間をあけて外囲する部分から開口端に至るまで同一径に形成されている。
【００１３】
そして、小径部１ｃの開口端部に環状のエンドピース１１が圧入にて固着されている。このエンドピース１１の内周側には、駆動シャフト３の軸線方向の自由変位に規制し、かつタイロッドの連結部がヨークに当接したときにヨークを軸方向に圧縮させようとする力を受け止めるべく、環状弾性体とその内周面に固着された金属製スリーブとからなるストッパ１２が固着されている。なお、ヨーク１側はこの小径部１ｃに取付ブラケット１３が巻回されて、車体に取り付けられる。
【００１４】
次に、本発明に基づくヨーク１の形状を図２を参照して以下に示す。本図示例におけるヨーク１は、管状の素材からエキスパンド加工により大径部１ａを形成し、スウェージング加工により小径部１ｃを形成されている。なお、軸支持部１ｂの外径にあっては、管状素材と同一径であって良い。
【００１５】
このようにして加工されたヨーク１にあっては、軸支持部１ｂと小径部１ｃとの両者間にテーパ部１ｄが形成されており、両部１ｂ・１ｃがテーパ部１ｄを介して連絡されている形状をなしている。そして、上記したように小径部１ｃを軸支持部１ｂに対してスウェージング加工していることから、テーパ部１ｄの肉厚が、軸支持部１ｂから小径部１ｃに至るまで漸増することになる。図２に示されるように、テーパ部１ｄの軸支持部１ｂ近傍の肉厚をｔ１とし、その小径部１ｃ近傍の肉厚をｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２となる。
【００１６】
また、本図示例におけるヨーク１にあっては、前記したようにエンドピース１１を組み付けるために小径部１ｃ、及びナット保持部７用ベアリングを組み付けるための軸支持部１ｂが、組み付け精度を向上させるためにそれぞれ想像線で示される元の肉厚から切削加工されて薄肉化されている。したがって、各部１ｂ・１ｃの肉厚ｔ０（同一でなくても良い）に対してテーパ部１ｄの肉厚が厚く、ｔ０＜ｔ１＜ｔ２の関係になっている。
【００１７】
このようにすることにより、テーパ部１ｄの軸線方向長さＬを短く（Ｌ＜Ｌ２）して、テーパ部１ｄの軸線に対する傾斜角度θを大きく（例えば４５度位；θ＞θ２）しても、ヨーク１に加わる軸線方向外力に対する圧縮強度を好適に確保することができる。
【００１８】
なお、本具体例では軸支持部１ｂを素材の管径にしたが、小径部１ｃを素材の管径にして軸支持部１ｂ及び大径部１ａをエキスパンド加工したり、大径部１ａを素材の管径にして軸支持部１ｂ及び小径部１ｃをスウェージング加工してそれぞれを形成しても良い。これら各場合においても、テーパ部１ｄの肉厚の関係は前記と同様になり、同様の効果を奏し得る。
【００１９】
また、本具体例では電動パワーステアリング装置のヨークについて示したが、ヨークをケーシングとして用いて、モータ部とその他の部分とが異径形状の装置において、その軸線方向に外力が加わることによる圧縮荷重に対して強度を確保する必要がある構造のものに好適に適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、テーパ部の軸線に対する傾斜角度を大きくしても、ヨークの軸線方向に加わる圧縮荷重に対するテーパ部の強度を確保することができ、テーパ部の軸線方向長さを短くすることができるため、ヨークの全長を長くすることなく、十分な強度を確保した装置を構成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく電動パワーステアリング装置の要部拡大側断面図。
【図２】本発明に基づくヨークの要部拡大側断面図。
【図３】電動パワーステアリング装置の全体を示す概略図。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置のヨークの要部拡大側断面図。
【符号の説明】
１ ヨーク
１ａ 大径部
１ｂ 軸支部
１ｃ 小径部
１ｄ テーパ部
２ ケーシング
２ａ ブラケット
３ 駆動シャフト
３ａ ボールねじ溝
４ ピニオンシャフト
５ 中空シャフト
６ アーマチュア
６ａ アーマチュアコア
６ｂ コンミテータ
７ ナット保持部
７ａ 段付き部
８ ボールナット
８ａ 溝部
９ ボール
１０ 固定磁石
１１ エンドピース
１２ ストッパ
１３ 取付ブラケット
１４ ロックナット
１４ａ 孔
Claims (2)
- モータのヨークを筒状に形成し、その軸線方向について大径部と小径部とを設けると共に、該大径部と該小径部との間に両者を連絡するテーパ部を設けたモータのヨーク構造であって、
前記テーパ部の肉厚が、前記大径部及び前記小径部の各肉厚よりも厚く、かつ前記大径部側から前記小径部側に至るにつれて漸増していることを特徴とするモータのヨーク構造。 - 前記大径部及び前記小径部の少なくとも一方が、組み付けられる部材に合わせて切削加工して薄肉化されていることを特徴とする請求項１に記載のモータのヨーク構造。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP20123496A JP3762486B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | モータのヨーク構造 |
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| US08/887,160 US5864189A (en) | 1996-07-11 | 1997-07-02 | Yoke arrangement for an electric motor having an improved mechanical strength |
| DE19728277A DE19728277A1 (de) | 1996-07-11 | 1997-07-02 | Jochanordnung für einen Elektromotor |
| FR9708476A FR2751146B1 (fr) | 1996-07-11 | 1997-07-04 | Agencement de culasse pour un moteur electrique ayant une meilleure resistance mecanique |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP20123496A JP3762486B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | モータのヨーク構造 |
Publications (2)
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| JPH1024853A JPH1024853A (ja) | 1998-01-27 |
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ID=16437568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20123496A Expired - Fee Related JP3762486B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | モータのヨーク構造 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5864189A (ja) |
| JP (1) | JP3762486B2 (ja) |
| CA (1) | CA2208966C (ja) |
| DE (1) | DE19728277A1 (ja) |
| FR (1) | FR2751146B1 (ja) |
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