JP4648553B2

JP4648553B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4648553B2
Application number: JP2001053096A
Authority: JP
Inventors: 洋平 ▲はま▼; 晃藤崎
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP2002262504A

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、特開平11-342856号公報に記載の如く、電動モータ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、電動モータのトルクを操舵装置に伝えて操舵アシストする。
【０００３】
従来技術では、電動モータをハウジングに固定する構造として、電動モータのモータケースに端板をインロー結合してボルト締結し、この端板をハウジングにインロー結合してボルト締結し、結果として、電動モータのモータケースとハウジングの芯出し組付けを行なっている。また、電動モータの回転軸とアシスト軸をスプライン結合し、回転軸の両端部をモータケースと端板のそれぞれに設けた軸受で２点支持し、アシスト軸の両端部をハウジングに設けた２個の軸受で２点支持している。
【０００４】
【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▼電動モータのモータケースとハウジングの芯出し組付けのために、端板を介在させており、部品点数が多く、大重量になる。
【０００５】
▲２▼モータケースと端板のボルト締結、及びハウジングと端板のボルト締結の２箇所でボルト締結しており、ボルト締結箇所とシール箇所が２箇所必要になる。
【０００６】
▲３▼電動モータの回転軸の支持構造として、回転軸の両端部に軸受を用いており、電動モータの部品点数が多く、大重量になる。
【０００７】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、電動モータの部品点数を削減し、軽量化するとともに、電動モータをハウジングに固定するためのボルト締結箇所とシール箇所を削減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電動モータ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電動パワーステアリング装置において、電動モータのモータケースにブラシホルダをインロー結合するとともに、ブラシホルダをハウジングにインロー結合した状態で、モータケースをハウジングに固定し、電動モータのモータケースにマグネットホルダをインロー結合するとともに、マグネットホルダをハウジングにインロー結合した状態で、モータケースをハウジングに固定し、マグネットホルダの周方向特定位置に設けた係合部を、ブラシホルダの一端側の周方向特定位置に設けた係合部に係合させてなるものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ブラシホルダの他端側の周方向特定位置に設けた係止部を、ハウジングの周方向特定位置に設けた係止部に係止してなるものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、電動モータの回転軸とアシスト軸をインロー結合手段により接続し、回転軸の一端部のみをモータケースに支持し、回転軸の他端部を不支持構造にしたものである。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明によれば下記(a)〜(e)の作用がある。
(a)電動モータのモータケースをハウジングに芯出し組付けする構造として、電動モータに必須のブラシホルダを利用し、端板を不要としたから、部品点数を削減し、軽量化でき、組付精度も確保できる。
【００１２】
(b)電動モータのモータケースをハウジングに直接的に、唯１箇所で固定するものであり、ボルト締結箇所とシール箇所をそれぞれ唯１箇所に削減し、組付性、シール性を向上できる。
【００１３】
(c)電動モータのモータケースをハウジングに芯出し組付けする構造として、電動モータに必須のマグネットホルダを利用し、端板を不要としたから、部品点数を削減し、軽量化でき、組付精度も確保できる。
【００１４】
(d)電動モータのモータケースをハウジングに直接的に、唯１箇所で固定するものであり、ボルト締結箇所とシール箇所をそれぞれ唯１箇所に削減し、組付性、シール性を向上できる。
(e)マグネットホルダの係合部をブラシホルダの係合部に係合させることにより、マグネットホルダが位置決めする固定子のマグネットに対する、ブラシホルダが保持するブラシの位相ずれをなくし、電動モータ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し、性能の低下を回避する。
【００１５】
請求項２の発明によれば下記(f)の作用がある。
(f)ブラシホルダのハウジングに対する周方向取付位置を簡易確実に位置決めできる。
請求項３の発明によれば下記(g)の作用がある。
(g)電動モータの回転軸の支持構造として、回転軸の一端部のみ支持し、他端部は操舵装置のアシスト軸にインロー結合するものとしたから、軸受の使用個数を削減し、更に軽量化でき、またインロー結合により回転軸の他端部の側の回転変動（回転中心ずれによる）を最小に抑えることができる。
【００１６】
【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２のIV−IV線に沿う断面図、図５はマグネットホルダを示す斜視図、図６はブラシホルダを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、図７はグロメットを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図、図８は図３の要部を示す側面図、図９は図８の変形例を示す側面図である。
【００１７】
電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、不図示のブラケットにより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（第１〜第３のギヤハウジング１１Ａ〜１１Ｃ）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を第１ギヤハウジング１１Ａ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。
【００１８】
操舵トルク検出装置１７は、図２に示す如く、ステアリング軸１２、ピニオン軸１４に係合している円筒状のコア１７Ｃを囲む２個の検出コイル１７Ａ、１７Ｂを第３ギヤハウジング１１Ｃに設けている。コア１７Ｃは、ピニオン軸１４のガイドピン１７Ｄに係合する縦溝１７Ｅを備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、ステアリング軸１２のスライダピン１７Ｆに係合するスパイラル溝１７Ｇを備える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵トルクがステアリング軸１２に付与され、トーションバー１３の弾性ねじり変形により、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間に回転方向の相対変位を生ずると、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の回転方向の変位がコア１７Ｃを軸方向に変位させるものとなり、このコア１７Ｃの変位による検出コイル１７Ａ、１７Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル１７Ａ、１７Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア１７Ｃがステアリング軸１２側へ移動すると、コア１７Ｃが近づく方の検出コイル１７Ａのインダクタンスが増加し、コア１７Ｃが遠ざかる方の検出コイル１７Ｂのインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。
【００１９】
第１ギヤハウジング１１Ａ内でラック軸１６の一端を挟んでピニオン１５と相対する部分に設けられているシリンダ部１８には、図２に示す如く、ラックガイド１９が内蔵され、ラックガイド１９（ブッシュ１９Ａ）はシリンダ部１８に被着されるキャップ２０により背面支持されるばね２１によりラック軸１６の側に弾発され、ラック軸１６のラック１６Ａをピニオン１５に押し付けるとともに、ラック軸１６の一端を摺動自在に支持する。尚、ラック軸１６の他端側は軸受２２により支持される。また、ラック軸１６の中間部には連結ボルト２２Ａ、２２Ｂにより左右のタイロッド２３Ａ、２３Ｂが連結される。
【００２０】
第２ギヤハウジング１１Ｂには、図３、図４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には接続体８０を介してアシスト軸３３が結合され、アシスト軸３３はボールベアリング等の軸受３４、３５により第２ギヤハウジング１１Ｂに両端支持されている。軸受３４の内輪はストッパリング３６Ａにより、外輪はロックナット３６Ｂにより保持される。そして、アシスト軸３３の中間部にウォームギヤ３７を一体に備え、このウォームギヤ３７に噛合うウォームホイール３８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３７とウォームホイール３８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。
【００２１】
ここで、電動モータ３０は以下の如くに構成される。
即ち、電動モータ３０は、鉄等の磁性材料により形成される筒状のヨーク５２と、ヨーク５２の内周の周方向複数位置にマグネット収容区画５３Ｂを形成する絶縁性樹脂材料により形成された筒状体５３Ａからなるマグネットホルダ５３と、マグネットホルダ５３のマグネット収容区画５３Ｂに収容されて位置決め保持されるマグネット５４と、マグネットホルダ５３に位置決め保持されたマグネット５４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５５（不図示）とからなる固定子５１を有する。
【００２２】
また、電動モータ３０は、固定子５１の内側に挿入されて回転軸３２に固定される回転子５６を有する。回転子５６は、回転軸３２の外周に設けられるアマチュアコア５７とコンミテータ５８とからなる。
【００２３】
また、電動モータ３０は、回転子５６のコンミテータ５８に接触せしめられるブラシ６１と、ブラシ６１を位置決め保持するブラシ保持部６２Ｂを形成する絶縁性樹脂材料により形成された短円筒体６２Ａからなるブラシホルダ６２を有する。また、電動モータ３０は、ブラシホルダ６２に位置決め保持されたブラシ６１にピグテールを介して接続端子６３Ａを接続し、この接続端子６３Ａを内蔵する絶縁性樹脂材料によりブラシホルダ６２と一体形成された給電コネクタ６３を有する。
【００２４】
電動モータ３０は、ブラシ６１から回転子５６のコンミテータ５８を経てアマチュアコア５７に給電されると、アマチュアコア５７の磁力線が固定子５１のマグネット５４で発生している磁界を切ることにより、回転子５６が回転する。
【００２５】
しかるに、電動モータ３０は以下の如くの特徴的構成を具備する。
(1)電動モータ３０は、ヨーク５２を一端開口他端閉塞の円筒体とし、このヨーク５２をモータケース３１としている。ヨーク５２は、ハウジング１１Ｂに固定される一端フランジ部５２Ａと他端閉塞部５２Ｂを有する。
【００２６】
(2)マグネットホルダ５３は、図５に示す如く、マグネット収容区画５３Ｂを有する筒状体５３Ａをなし、筒状体５３Ａの外周をヨーク５２にインロー結合するとともに、ブラシホルダ６２の係合部６２Ｃに係合する係合部５３Ｃを筒状体５３Ａの外周に連続させてその周方向特定位置に凸状形成し、この係合部５３Ｃの外周をハウジング１１Ｂにインロー結合可能としている。
【００２７】
(3)ブラシホルダ６２は、図６に示す如く、ブラシ保持部６２Ｂを有する短円筒体６２Ａをなし、短円筒体６２Ａの内周の周方向複数位置にブラシ保持部６２Ｂを形成し、このブラシ保持部６２Ｂにばね６４、ブラシ６１を納め、ばね６４のばね力によりブラシ６１を回転子５６のコンミテータ５８に押接する。ブラシホルダ６２は、短円筒体６２Ａの外周の一端側をモータケース３１を構成する容器５２にインロー結合するとともに、短円筒体６２Ａの外周の他端側をハウジング１１Ｂにインロー結合可能としている。
【００２８】
尚、ブラシホルダ６２は、一端側の周方向特定位置に係合部６２Ｃを凹状形成するとともに、他端側の周方向特定位置に係止部６２Ｄを凸状形成している。マグネットホルダ５３の係合部５３Ｃをブラシホルダ６２の係合部６２Ｃに係合させることにより、マグネットホルダ５３が位置決めする固定子５１のマグネット５４に対する、ブラシホルダ６２が保持するブラシ６１の位相ずれをなくし、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し、性能の低下を回避する。また、ブラシホルダ６２の係止部６２Ｄをハウジング１１Ｂのインロー結合部６５の奥側の周方向特定位置に凹状形成してある係止部６５Ａに係止することにより、ブラシホルダ６２の周方向取付位置を簡易確実に位置決め可能とする。
【００２９】
(4)ブラシホルダ６２にはグロメット６６が被着されて組付けられる。グロメット６６は、ハウジング１１Ｂとモータケース３１（ヨーク５２）の接続部で、ハウジング１１Ｂのフランジ部６７に切欠形成されるコネクタ挿着部６８に装填されるコネクタシール部６６Ａと、ハウジング１１Ｂのフランジ部６７に形成されるリング溝部６９に装填されるＯリング６６Ｂとを一体に備える。ブラシホルダ６２は、給電コネクタ６３にグロメット６６のコネクタシール部６６Ａを、ブラシホルダ６２の短円筒体６２Ａにグロメット６６のＯリング６６Ｂを被着されて、ハウジング１１Ｂとモータケース３１（ヨーク５２）の接続部に液密に組付けられる。
【００３０】
(5)上述(2)〜(4)により、電動モータ３０はハウジング１１Ｂに以下の如くに固定される。
【００３１】
▲１▼ブラシホルダ６２にグロメット６６を被着する。
▲２▼電動モータ３０のモータケース３１（ヨーク５２）にマグネットホルダ５３の筒状体５３Ａをインロー結合する。続いて、モータケース３１（ヨーク５２）にブラシホルダ６２の短円筒体６２Ａの一端側をインロー結合する（図３）。このとき、ブラシホルダ６２の係合部６２Ｃはマグネットホルダ５３の係合部５３Ｃに係合せしめられる。
【００３２】
▲３▼マグネットホルダ５３の係合部５３Ｃをハウジング１１Ｂのインロー結合部６５にインロー結合する（図４）。同時に、ブラシホルダ６２の短円筒体６２Ａの他端側をハウジング１１Ｂのインロー結合部６５にインロー結合する（図３）。このとき、ブラシホルダ６２の係止部６２Ｄがハウジング１１Ｂの係止部６５Ａに係止せしめられる。
【００３３】
▲４▼上述▲３▼と同時に、グロメット６６のコネクタシール部６６Ａはハウジング１１Ｂのフランジ部６７に切欠形成されているコネクタ挿着部６８に封着され、グロメット６６のＯリング６６Ｂはハウジング１１Ｂのフランジ部６７に設けたリング溝部６９に装填されて該フランジ部６７とヨーク５２のフランジ部５２Ａとの間に封着される。
【００３４】
▲５▼電動モータ３０のモータケース３１（ヨーク５２）は、上述▲２▼、▲３▼のマグネットホルダ５３を利用したモータケース３１（ヨーク５２）とハウジング１１Ｂとのインロー結合、ブラシホルダ６２を利用したモータケース３１（ヨーク５２）とハウジング１１Ｂとのインロー結合により、ハウジング１１Ｂに芯出しされた状態で、ボルト７０によりヨーク５２のフランジ部５２Ａをハウジング１１Ｂのフランジ部６７に締結されて固定される。
【００３５】
次に、電動モータ３０の回転軸３２はモータケース３１に以下の如くに支持される。
(1)電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３を筒状接続体８０にインロー結合して接続し、回転軸３２の一端部のみをモータケース３１（ヨーク５２）の他端閉塞部５２Ｂの中心部に設けた軸受７１に支持し、回転軸３２の他端部を不支持構造とした。
【００３６】
具体的には、図８に示す如く、電動モータ３０の回転軸３２の先端部に設けた嵌合軸部（又は嵌合孔部）３２Ａを接続体８０の孔８１に圧入して固定し、がたなく一体回転可能に結合する。また、回転軸３２と同一軸上で、アシスト軸３３の先端部に設けた嵌合軸部（又は嵌合孔部）３３Ａを接続体８０の孔８１にインロー結合するとともに、アシスト軸３３の嵌合軸部３３Ａの側傍の嵌合軸部（又は嵌合孔部）３３Ｂを接続体８０の孔８２にスプライン（セレーション）結合した。
【００３７】
従って、電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３は接続体８０の同一の孔８１にインロー結合されることにて同軸結合され、結果として、回転軸３２において接続体８０が結合される側の端部はモータケース３１に対し軸受を介さない不支持構造とし、アシスト軸３３の両端部を前述の如く軸受３４、３５を介してハウジング１１Ｂに２点支持し、回転軸３２の一端部だけを上述の如く軸受７１を介してモータケース３１に１点支持するものとした。
【００３８】
(2)電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３を接続する接続体８０の内部で、回転軸３２とアシスト軸３３の相突き合される端面の間に介装され、回転軸３２とアシスト軸３３の双方によって軸方向に挟圧されるＯリング状の弾性体９０を介装した。
【００３９】
尚、弾性体９０は、図９に示す如く、接続体８０の外部で、アシスト軸３３に係着したストッパリング３６Ａと接続体８０の端面との間に介装され、回転軸３２とアシスト軸３３の双方によって軸方向に挟圧されても良い。
【００４０】
このとき、アシスト軸３３は軸受３４、３５により軸方向に不動支持されており、回転軸３２は弾性体９０の弾発力により反アシスト軸３３の方向に押圧され、軸方向のガタをなくし、打音の発生を防止できる。
【００４１】
従って、本実施形態によれば以下の作用がある。
請求項１の発明によれば下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
▲１▼電動モータ３０のモータケース３１をハウジング１１Ｂに芯出し組付けする構造として、電動モータ３０に必須のマグネットホルダ５３とブラシホルダ６２を利用し、端板を不要としたから、部品点数を削減し、軽量化でき、組付精度も確保できる。
【００４２】
▲２▼電動モータ３０のモータケース３１をハウジング１１Ｂに直接的に、唯１箇所で固定するものであり、ボルト締結箇所とシール箇所をそれぞれ唯１箇所に削減し、組付性、シール性を向上できる。
【００４３】
▲３▼電動モータ３０の回転軸３２の支持構造として、回転軸３２の一端部のみ支持し、他端部は接続体８０を介して操舵装置のアシスト軸３３にインロー結合するものとしたから、軸受の使用個数を削減し、更に軽量化でき、またインロー結合により回転軸３２の他端部の側の回転変動（回転中心ずれによる）を最小に抑えることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、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】
以上のように本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、電動モータの部品点数を削減し、軽量化するとともに、電動モータをハウジングに固定するためのボルト締結箇所とシール箇所を削減することができる。
【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２のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図５はマグネットホルダを示す斜視図である。
【図６】図６はブラシホルダを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図７】図７はグロメットを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図である。
【図８】図８は図３の要部を示す側面図である。
【図９】図９は図８の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０電動パワーステアリング装置
１１Ｂハウジング
３０電動モータ
３１モータケース
３２回転軸
３３アシスト軸
５３マグネットホルダ
５３Ｃ係合部
６２ブラシホルダ
６２Ｃ係合部
６２Ｄ係止部
６５Ａ係止部
８０接続体（インロー結合手段）

Claims

電動モータ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電動パワーステアリング装置において、
電動モータのモータケースにブラシホルダをインロー結合するとともに、ブラシホルダをハウジングにインロー結合した状態で、モータケースをハウジングに固定し、
電動モータのモータケースにマグネットホルダをインロー結合するとともに、マグネットホルダをハウジングにインロー結合した状態で、モータケースをハウジングに固定し、
マグネットホルダの周方向特定位置に設けた係合部を、ブラシホルダの一端側の周方向特定位置に設けた係合部に係合させてなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ブラシホルダの他端側の周方向特定位置に設けた係止部を、ハウジングの周方向特定位置に設けた係止部に係止してなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
電動モータの回転軸とアシスト軸をインロー結合手段により接続し、回転軸の一端部のみをモータケースに支持し、回転軸の他端部を不支持構造にした請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。