JP4255003B2

JP4255003B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4255003B2
Application number: JP2003045005A
Authority: JP
Inventors: 洋平 ▲はま▼; 晃藤崎
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004254485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、特許文献１に記載の如く、電動モータのヨークをハウジングに固定し、該ハウジングに操舵装置のアシスト軸を支持し、電動モータの回転軸にアシスト軸を接続し、電動モータの回転力を操舵装置に伝えることにより、車両の運転者がステアリング軸に付与する操舵力をアシストする。
【０００３】
そして、従来の電動パワーステアリング装置では、電動モータのヨークとハウジングの間に、電動モータのブラシホルダのフランジを挟持し、該ブラシホルダのフランジに鋳抜き孔を形成している。鋳抜き孔は、ブラシホルダの軽量化に寄与するとともに、ブラシホルダを形成するプラスチックの収縮変形を抑えてフランジの成形性を向上する。
【０００４】
【特許文献１】
特開2001-315652（［００１２］〜［００１５］、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術には以下の問題点がある。
▲１▼ブラシホルダのフランジに設けた鋳抜き孔は、フランジを挟み込むヨークとハウジングにより外部に対して閉塞される。従って、ヨークとフランジの隙間、又はハウジングとフランジの隙間から鋳抜き孔に侵入した水が、鋳抜き孔の内部で凍結し、ブラシホルダを破損する虞がある。
【０００６】
▲２▼鋳抜き孔に残留する水が、鉄等からなるヨークや、アルミ合金等からなるハウジングを腐食させる虞がある。
【０００７】
本発明の課題は、電動モータのヨークとハウジングの間に挟持したブラシホルダのフランジに鋳抜き孔を形成する電動パワーステアリング装置において、鋳抜き孔における水の残留を防止することにある。
【０００８】
請求項１の発明は、電動モータのヨークをハウジングに固定し、該ハウジングに操舵装置のアシスト軸を支持し、電動モータの回転軸にアシスト軸を接続してなるとともに、
電動モータのヨークとハウジングの間に、電動モータのブラシホルダのフランジを挟持してボルト固定し、該ブラシホルダのフランジに鋳抜き孔を形成した電動パワーステアリング装置において、ブラシホルダのフランジのボルト挿通孔の周囲の近傍で、ヨークに接するフランジ面からハウジングに接するフランジ面に貫通する複数の鋳抜き孔を隣接して形成し、フランジのヨークに接するフランジ面と、ハウジングに接するフランジ面のそれぞれに、フランジの両鋳抜き孔の開口縁のそれぞれから、フランジの外縁に渡る連通路を凹設したものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記フランジの両鋳抜き孔の開口縁を互いに連通するサブ連通路を設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図、図５はブラシホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、図６はマグネットホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は端面図、図７はブラシホルダのフランジを示す拡大図、図８はブラシホルダのフランジをヨークとハウジングで挟持した状態を示す正面図、図９はブラシホルダのフランジの変形例を示す拡大図である。
【００１３】
電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６をギヤハウジング１１に左右動可能に支持している。ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸１６は、一端をラックガイド１８Ａに、他端を軸受１８Ｂに摺動自在に支持される。そして、ラック軸１６の中間部には左右のタイロッド１９Ａ、１９Ｂが連結される。
【００１４】
ギヤハウジング１１には、図３に示す如く、電動モータ３０のモータケース３１が固定され、電動モータ３０の回転軸３２にはトルクリミッタ２０を介してアシスト軸２１が結合され、アシスト軸２１はボールベアリング等の軸受２１Ａ、２１Ｂによりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸２１の中間部にウォームギヤ２２を一体に備え、このウォームギヤ２２に噛合うウォームホイール２３をピニオン軸１４の中間部に固定してある。電動モータ３０の発生トルクは、ウォームギヤ２２とウォームホイール２３の噛合い、ピニオン１５とラック１６Ａの噛合いを介してラック軸１６に操舵アシスト力となって付与され、運転者がステアリング軸１２に付与する操舵力をアシストする。
【００１５】
トルクリミッタ２０は、電動モータ３０の回転軸３２に結合される接続体２０Ａと、アシスト軸２１に結合される接続体２０Ｂとを含む摩擦板式トルクリミッタである。電動パワーステアリング装置１０の通常使用されるトルク（リミットトルクより小なるトルク）では、トルクリミッタ２０の摩擦力により回転軸３２とアシスト軸２１を滑りなく結合し続け、他方、タイヤが操舵中に縁石に乗り上げる等により、ラック軸１６のストロークが急停止せしめられたときの電動モータ３０の慣性トルクがトルクリミッタ２０の摩擦力を越える衝撃トルク（リミットトルク以上のトルク）に対しては、回転軸３２をアシスト軸２１に対してスリップさせ、電動モータ３０のトルクをアシスト軸２１の側に伝達させないように機能する。
【００１６】
また、アシスト軸２１はハウジング１１に対し、軸方向の双方向に弾性支持され、電動パワーステアリング装置１０の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸２１に作用する過大推力を吸収可能とする。具体的には、アシスト軸２１のための軸受２１Ａ、２１Ｂの外輪をギヤハウジング１１に固定し、アシスト軸２１を軸受２１Ａ、２１Ｂの内輪に隙間嵌めする。そして、アシスト軸２１にフランジ２５、２６を設け、フランジ２５と軸受２１Ａの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ａを、フランジ２６と軸受２１Ｂの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ｂを介装する。即ち、弾性変形具２７Ａ、２７Ｂは、アシスト軸２１への装填状態で、一定の予圧縮量（一定の衝撃緩和性能）をもって組込まれ、結果としてアシスト軸２１を軸方向の双方向に弾性支持する。
【００１７】
ここで、電動モータ３０は以下の如くに構成される。
電動モータ３０は、図３、図４に示す如く、モータケース３１とブラシホルダ３３（図５）がボルト３４でギヤハウジング１１に固定され、回転軸３２をモータケース３１とブラシホルダ３３のそれぞれに設けたボールベアリング等からなる軸受３１Ａ、３１Ｂで支持している。そして、電動モータ３０は、モータケース３１を構成する鉄等の磁性材料により形成される筒状のヨーク３６と、ヨーク３６の内周の周方向複数位置にマグネット収容区画３７Ａを形成する絶縁性樹脂材料により形成された筒状体からなるマグネットホルダ３７（図６）と、マグネットホルダ３７のマグネット収容区画３７Ａに収容されて位置決め保持されるマグネット３８と、マグネットホルダ３７に位置決め保持されたマグネット３８の内側に圧入される非磁性材料の極薄板により成形されたマグネットカバー３９（不図示）とからなる固定子３５を有する。
【００１８】
また、電動モータ３０は、固定子３５の内側に挿入されて回転軸３２に固定される回転子４１を有する。回転子４１は、回転軸３２の外周に設けられるアマチュアコア４２とコンミテータ４３とからなる。
【００１９】
また、電動モータ３０は、回転子４１のコンミテータ４３に接触せしめられるブラシ４４と、ブラシ４４を保持するブラシホルダ３３と、ブラシ４４に接続される給電コネクタ４５とを有する。
【００２０】
電動モータ３０は、ブラシ４４から回転子４１のコンミテータ４３を経てアマチュアコア４２に給電されると、アマチュアコア４２の磁力線が固定子３５のマグネット３８で発生している磁界を切ることにより、回転子４１が回転する。
【００２１】
しかるに、ブラシホルダ３３は図５に示す如くに構成される。
ブラシホルダ３３は、給電コネクタ４５を一体成形した、絶縁性プラスチック材料からなる射出成形体である。ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側にヨーク３６（モータケース３１）をＯリング５１Ａを伴なってインロー結合するとともに、短円筒体５１の他端側にギヤハウジング１１をＯリング５１Ｂを伴なってインロー結合し、ヨーク３６とギヤハウジング１１の間に挟持され、ボルト３４によりヨーク３６とブラシホルダ３３とギヤハウジング１１の３者を同軸結合可能とする。また、ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側の周方向特定位置（本実施形態では２位置）に係合凹部５２を形成し、マグネットホルダ３７の一方の端面にて外周に沿って設けた円弧状の係合凸部３７Ｂをこの係合凹部５２に係合させることにより、マグネットホルダ３７が位置決めする固定子３５のマグネット３８に対する、ブラシホルダ３３が保持するブラシ４４の位置ずれをなくし、電動モータ３０の回転性能が正転方向と逆転方向で異なるものになることを回避する。
【００２２】
ブラシホルダ３３は、ヨーク３６の内部とギヤハウジング１１の内部とを仕切る仕切壁５３を短円筒体５１の内部に設け、この仕切壁５３の中央部に、回転軸３２のためのボールベアリング等からなる前述の軸受３１Ｂを一体にインサート成形して備える。
【００２３】
ブラシホルダ３３は、仕切壁５３のコンミテータ４３に臨む端面の周方向複数位置（例えば２位置）にブラシ保持部５４を設け、各ブラシ保持部５４にブラシ４４をスライド可能に挿入するための貫通孔５５を形成したケース体５７が組付けられる。貫通孔５５はブラシ４４をコンミテータ４３の側にスライド突出可能に納めてこれを位置決め保持する。ブラシホルダ３３は、貫通孔５５に挿入したブラシ４４をバックアップ支持し、ブラシ４４を貫通孔５５の先端開口から突出させてコンミテータ４３に押接せしめるブラシスプリング５６を付帯して備える。尚、図４は２個のブラシ保持部５４のうち、１個のブラシ保持部５４にブラシ４４とブラシスプリング５６を組込み、残りの１個のブラシ保持部５４にはブラシ４４だけを組込んだ組込過程状態を示すものである。
【００２４】
以下、(A)電動モータ３０の呼吸構造、(B)ブラシホルダ３３の水抜き構造について説明する。
【００２５】
(A)電動モータ３０の呼吸構造（図３〜図６）
電動パワーステアリング装置１０は、ヨーク３６の内部とギヤハウジング１１の内部との間で互いに通気可能にする孔状の連通路６１を、図３、図４、図５に示す如く、ブラシホルダ３３の仕切壁５３に設ける。本実施形態では、仕切壁５３において、短円筒体５１の内周に沿う周方向の複数位置（本実施形態では２位置）に、該仕切壁５３を貫通する連通路６１を設けてある。電動パワーステアリング装置１０の作動に基づく電動モータ３０の発熱／冷却に応じてヨーク３６の内部空気が温度変化して膨張、収縮するとき、ヨーク３６の内部を連通路６１によりギヤハウジング１１の内部との間で呼吸させ、ヨーク３６の内部に結露等が生ずることを回避する。
【００２６】
電動モータ３０は、ブラシホルダ３３に設けた連通路６１におけるヨーク３６の内部に臨む開口に、狭い通路６２（図３）を介して相対する遮蔽手段６３を備える。本実施形態において、遮蔽手段６３は、ヨーク３６の内周に設けたマグネットホルダ３７の端面に形成した遮蔽凸部６４にて構成される。遮蔽凸部６４は、図６に示す如く、マグネットホルダ３７の円弧状係合凸部３７Ｂの内周に沿う複数位置（本実施形態では２位置）に突設され、ブラシホルダ３３の短円筒体５１に形成された係合凹部５２に沿う位置であって、かつ仕切壁５３において連通路６１が開口する位置に設けられている遊挿凹部６５に遊挿され、遊挿凹部６５の底部の開口との間に狭い通路６２を形成する。
【００２７】
本実施形態にあっては、電動モータ３０の呼吸構造を以上のように設けたから、以下の作用効果を奏する。
【００２８】
▲１▼遮蔽手段６３が、ブラシホルダ３３に設けた連通路６１におけるヨーク３６の内部に臨む開口に対し、狭い通路６２を介して相対し、ヨーク３６の内外を折れ曲がり状の連通路６１、通路６２にて連通する。このため、遮蔽手段６３は、ヨーク３６の内部とギヤハウジング１１の内部の間における空気の呼吸を妨げずに、異物の通行は妨げる。
【００２９】
▲２▼電動モータ３０をギヤハウジング１１に組付けた、電動パワーステアリング装置１０の作動時に、ギヤハウジング１１の内部のアシスト軸２１の周辺に塗布してあるグリースが飛散しても、これが電動モータ３０のヨーク３６の内部へ侵入することが遮蔽手段６３の存在により妨げられる。
【００３０】
▲３▼電動モータ３０がギヤハウジング１１に組付けられる前段階では、外気中のダストが電動モータ３０のヨーク３６の内部へ侵入することが遮蔽手段６３の存在により妨げられる。
【００３１】
▲４▼遮蔽手段６３をマグネットホルダ３７の端面に形成した凸部６４からなるものとすることにより、部品点数を増やすことがないし、組付も簡易化できる。
【００３２】
▲５▼電動モータ３０のヨーク３６にブラシホルダ３３を正しく組付けた状態では、ブラシホルダ３３の連通路６１がマグネットホルダ３７の凸部６４により遮蔽された状態を、ブラシホルダ３３の外側面の側から観察できる。従って、組付不良の有無を簡易に検査できる。
【００３３】
尚、遮蔽手段６３は、ヨーク３６に一体に設けるものに限定されず、ブラシホルダ３３に一体に設けるものであっても良いし、ブラシホルダ３３、ヨーク３６、マグネットホルダ３７等に組付けられる別部品で構成しても良い。
【００３４】
(B)ブラシホルダ３３の水抜き構造（図７、図８）
電動パワーステアリング装置１０は、電動モータ３０のヨーク３６のフランジ３６Ａと、ギヤハウジング１１のフランジ１１Ａの間に、ブラシホルダ３３のフランジ３３Ａを挟持し（図８）、それら３者を前述の如くに、ボルト３４により固定している。このとき、ブラシホルダ３３は、プラスチック成形品であり、フランジ３３Ａにおけるボルト挿通孔３４Ａの周囲の２位置に２個の鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを隣接して形成し、ブラシホルダ３３の軽量化を図るとともに、ブラシホルダ３３の成形時の収縮変形を抑えてフランジ３３Ａの成形性（ヨーク３６に接するフランジ面７２、ギヤハウジング１１に接するフランジ面７３の平坦度の確保等）の精度向上を図っている。
【００３５】
鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂは、フランジ３３Ａにおいて、ヨーク３６に接するフランジ面７２から、ギヤハウジング１１に接するフランジ面７３に貫通する。
【００３６】
ブラシホルダ３３のフランジ３３Ａは、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂのそれぞれから、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを挟む両側の外周面に渡る連通路７４Ａ、７４Ｂのそれぞれを延在している。鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂは、連通路７４Ａ、７４Ｂにより、電動パワーステアリング装置１０の外部空間に連通されて開放される。更に、フランジ３３Ａは、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを互いに連通するサブ連通路７４Ｃを備える。
【００３７】
連通路７４Ａは、フランジ３３Ａのヨーク３６に接するフランジ面７２と、ギヤハウジング１１に接するフランジ面７３のそれぞれに凹設され、フランジ３３Ａの外縁から鋳抜き孔７１Ａの開口縁に渡る溝状をなす。連通路７４Ｂは、フランジ３３Ａのヨーク３６に接するフランジ面７２と、ギヤハウジング１１に接するフランジ面７３のそれぞれに凹設され、フランジ３３Ａの外縁から鋳抜き孔７１Ｂの開口縁に渡る溝状をなす。連通路７４Ｃは、フランジ３３Ａのヨーク３６に接するフランジ面７２と、ギヤハウジング１１に接するフランジ面７３のそれぞれに凹設され、鋳抜き孔７１Ａの開口縁から鋳抜き孔７１Ｂの開口縁に渡る溝状をなす。尚、連通路７４Ａ〜７４Ｃは、フランジ３３Ａの内部で両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂに穿設される孔状をなすものでも良い。
【００３８】
従って、電動パワーステアリング装置１０の使用時に、ブラシホルダ３３のフランジ３３Ａとヨーク３６、ギヤハウジング１１との隙間から鋳抜き孔７１Ａに侵入した水は、連通路７４Ａから直接外部に、又はサブ連通路７４Ｃを経由して連通路７４Ｂから外部に水抜きされる。また、鋳抜き孔７１Ｂに侵入した水は、連通路７４Ｂから直接外部に、又はサブ連通路７４Ｃを経由して連通路７４Ａから外部に水抜きされる。
【００３９】
本実施形態にあっては、ブラシホルダ３３の鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂの水抜き構造を以上のように設けたから以下の作用効果を奏する。
【００４０】
▲１▼ブラシホルダ３３のフランジ３３Ａに設けた鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂが該フランジ３３Ａに設けた連通路７４Ａ〜７４Ｃにより外部に連通される。従って、ヨーク３６とフランジ３３Ａの隙間、又はギヤハウジング１１とフランジ３３Ａ隙間から鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂに侵入した水は、連通路７４Ａ〜７４Ｃから外部に水抜きされ、鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂに残留しない。これにより、鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂの内部に残留した水の凍結や、その水によるヨーク３６やギヤハウジング１１の腐食を回避できる。
【００４１】
▲２▼前述▲１▼の鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを外部に連通する連通路７４Ａ〜７４Ｃを、フランジ３３Ａのヨーク３６又はギヤハウジング１１に接するフランジ面７２、７３に凹設した溝にて形成することにより、これらの連通路７４Ａ〜７４Ｃを簡易に型成形できる。
【００４２】
▲３▼ブラシホルダ３３のフランジ３３Ａに２個の鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを隣接して形成したとき、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂのそれぞれから、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを挟む両側の外部に渡る連通路７４Ａ、７４Ｂを延在するとともに、両鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂを互いに連通するサブ連通路７４Ｃを設けた。これにより、鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂの連通路がフランジ面７２、７３において袋小路になることがなく、鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂがフランジ３３Ａの上下両側の外部に開放される。一方の鋳抜き孔７１Ａに侵入した水は、袋小路に滞留することがなく、該鋳抜き孔７１Ａから外部に渡る連通路７４Ａ、又は、該鋳抜き孔７１Ａからサブ連通路７４Ｃを介して、外部に渡る連通路７４Ｂの少なくとも一方から水抜きされる。また、他方の鋳抜き孔７１Ｂに侵入した水は、袋小路に滞留することがなく、該鋳抜き孔７１Ｂから外部に渡る連通路７４Ｂ、又は、該鋳抜き孔７１Ｂからサブ連通路７４Ｃを介して、外部に渡る連通路７４Ａの少なくとも一方から水抜きされる。従って、鋳抜き孔７１Ａ、７１Ｂに侵入した水は、電動パワーステアリング装置１０の取付姿勢に関係なく、必ず水抜きされる。
【００４３】
尚、ブラシホルダ３３の水抜き構造は、図９に示す如く、サブ連通路７４Ｃを備えないものでも良い。このとき、鋳抜き孔７１Ａに侵入した水は連通路７４Ａから外部に水抜きされ、鋳抜き孔７１Ｂに侵入した水は連通路７４Ｂから外部に水抜きされる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、電動モータのヨークとハウジングの間に挟持したブラシホルダのフランジに鋳抜き孔を形成する電動パワーステアリング装置において、鋳抜き孔における水の残留を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。
【図２】図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う矢視図である。
【図５】図５はブラシホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図である。
【図６】図６はマグネットホルダを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は端面図である。
【図７】図７はブラシホルダのフランジを示す拡大図である。
【図８】図８はブラシホルダのフランジをヨークとハウジングで挟持した状態を示す正面図である。
【図９】図９はブラシホルダのフランジの変形例を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０電動パワーステアリング装置
１１ハウジング
２１アシスト軸
３０電動モータ
３２回転軸
３３ブラシホルダ
３３Ａフランジ
３４Ａボルト挿通孔
３６ヨーク
７１Ａ、７１Ｂ鋳抜き孔
７２、７３フランジ面
７４Ａ、７４Ｂ連通路
７４Ｃサブ連通路

Claims

電動モータのヨークをハウジングに固定し、該ハウジングに操舵装置のアシスト軸を支持し、電動モータの回転軸にアシスト軸を接続してなるとともに、
電動モータのヨークとハウジングの間に、電動モータのブラシホルダのフランジを挟持してボルト固定し、該ブラシホルダのフランジに鋳抜き孔を形成した電動パワーステアリング装置において、
ブラシホルダのフランジのボルト挿通孔の周囲の近傍で、ヨークに接するフランジ面からハウジングに接するフランジ面に貫通する複数の鋳抜き孔を隣接して形成し、
フランジのヨークに接するフランジ面と、ハウジングに接するフランジ面のそれぞれに、フランジの両鋳抜き孔の開口縁のそれぞれから、フランジの外縁に渡る連通路を凹設したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記フランジの両鋳抜き孔の開口縁を互いに連通するサブ連通路を設けた請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。