JP4753008B2 - ステータ固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング用のモータに備えた筒形ハウジングに、レゾルバのステータを固定するステータ固定構造に関する。

図８に示したレゾルバのステータ３は、円環部３Ａの外周面からコネクタ部３Ｂを突出した構造になっている。また、図９に示すように、モータ１に備えた筒形ハウジング４には、その一端開口位置にコネクタ挿通孔４Ａが貫通形成され、ステータ３のコネクタ部３Ｂがコネクタ挿通孔４Ａ内に受容されて、円環部３Ａが筒形ハウジング４内に嵌合されていた。そして、ステータ３に次いで固定リング６を筒形ハウジング４内に挿入してかしめ固定し、筒形ハウジング４の内周面に形成された位置決め段差部４Ｂと固定リング６との間でステータ３を挟んで固定していた。また、コネクタ部３Ｂとコネクタ挿通孔４Ａとの係合によって、ステータ３を回転方向で位置決めしていた。
特開２００４−４８９２５号公報（図１〜図４）

ところで、ステータ３を筒形ハウジング４に組み付ける際には、ステータ３をコネクタ部３Ｂから筒形ハウジング４内に挿入し、筒形ハウジング４内でステータ３の傾きを変えて、コネクタ部３Ｂをコネクタ挿通孔４Ａに突入し、円環部３Ａを筒形ハウジング４内に嵌合する。この組み付け作業をスムーズに行うために、コネクタ挿通孔４Ａにおけるコネクタ部３Ｂのガタが大きく設定されていた。このため、上述したようにコネクタ部３Ｂとコネクタ挿通孔４Ａとの係合によってステータ３を回転方向で位置決めする従来のステータ固定構造では、ステータ３が回転方向でがたつき、レゾルバによる回転位置の検出精度を向上させることができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、レゾルバによる回転位置の検出精度を従来より向上させることが可能なステータ固定構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るステータ固定構造は、電動パワーステアリング用のモータに備えた筒形ハウジングに、レゾルバのステータを固定するステータ固定構造であって、筒形ハウジングの一端開口寄り位置にはコネクタ挿通孔が貫通形成され、ステータは、筒形ハウジングの内側に嵌合された円環部と、その円環部の外周面から突出してコネクタ挿通孔に挿通したコネクタ部とを備えてなり、筒形ハウジングの内周面に、円環部の外縁部が当接する位置決め段差部を形成すると共に、位置決め段差部との間でステータを挟んで保持する固定リングを筒形ハウジング内に嵌合固定し、その固定リングにコネクタ部をステータの軸方向から受容するコネクタ受容部が形成されたステータ固定構造において、固定リングのうちコネクタ受容部の開口幅を、コネクタ挿通孔の開口幅より狭くして、そのコネクタ受容部の開口縁をコネクタ部に突き合わせたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のステータ固定構造において、コネクタ部の幅に対してコネクタ受容部の開口幅を０．０〜０．２ｍｍの範囲で一致又は大きくしたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のステータ固定構造において、固定リングを略Ｃ字形とし、その固定リングのうち周方向で分断された部分をコネクタ受容部としたところに特徴を有する。

請求項１の構成によれば、筒形ハウジング内に嵌合固定された固定リングのうちコネクタ受容部の開口幅を、筒形ハウジングにおけるコネクタ挿通孔の開口幅より狭くして、そのコネクタ受容部の開口縁をステータのコネクタ部に突き合わせたので、ステータの回転方向のガタが従来より小さくなり、レゾルバによる回転位置の検出精度を向上させることができる。具体的には、請求項２の構成のように、コネクタ部の幅に対してコネクタ受容部の開口幅を０．０〜０．２ｍｍの範囲で一致又は大きくすることが好ましい。これにより、外気温度の低下により固定リングが縮径変形した場合に、コネクタ部の破損を防ぐことができる。また、請求項３の構成では、固定リングを略Ｃ字形にしたので板金を湾曲させて固定リングを製造することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１において符号２０は、電動パワーステアリング用のモータであって、このモータ２０に転舵シャフト１２、第１円筒ケース２６、第２円筒ケース２７等を組み付けて電動パワーステアリング装置１３が構成されている。転舵シャフト１２は、図１に示した車両における１対の転舵輪１１，１１の間に差し渡され、両端部が図示しないタイロッドを介して各転舵輪１１，１１に連結されている。

第１円筒ケース２６は、モータ２０に備えた筒形ハウジング２１の一端開口に連結され、第２円筒ケース２７は、筒形ハウジング２１の他端開口に連結されている。そして、これら筒形ハウジング２１、第１及び第２の円筒ケース２６，２７によって転舵シャフト１２の外側が覆われている。

第１円筒ケース２６の中間部分には、ピニオン突入部５０が側方に開放している。そのピニオン突入部５０を介してピニオン５１が第１円筒ケース２６の側部から第１円筒ケース２６内に突入している。これに対し、転舵シャフト１２のうち第１円筒ケース２６内に収容される部分には、ラック５２が形成されている。そして、第１円筒ケース２６の内部でピニオン５１とラック５２とが噛合している。また、ピニオン５１は、ハンドル５３の中心から下方に延びた操舵力伝達軸５４に連結されている。さらに、操舵力伝達軸５４の下端部には、ハンドル５３にかかる負荷トルクを検出するための操舵トルクセンサ５７が備えられている。

モータ２０のロータ２８（以下、「モータロータ２８」という）は筒形をなし、第１円筒ケース２６の内周面に装着されたベアリング２６Ｂと、筒形ハウジング２１の他端開口寄り位置に装着されたベアリング２１Ｂとにより回転可能に軸支されている。モータロータ２８の内周面には、ボールナット１４が固定されている。そして、転舵シャフト１２の中間部分に形成されたボールネジ部１５に、複数のボールを介してボールナット１４が螺合してボールネジ機構１６が構成されている。これにより、モータロータ２８が回転駆動されると、転舵シャフト１２が直動して転舵輪１１，１１が転舵する。

モータロータ２８の外周面のうち筒形ハウジング２１に覆われた部分には、界磁用マグネット２８Ｍが固着されている。これに対し、筒形ハウジング２１の内周面のうち界磁用マグネット２８Ｍと対向する位置には、ステータコア２２が組み付けられている。ステータコア２２は円筒状をなし、ステータコア２２の内周面から突出した複数のティース２３（図２参照）には電磁コイル２４が巻回されている。そして、筒形ハウジング２１がこのステータコア２２の外側に焼嵌されている。

図１に示すように、モータ２０には、モータロータ２８の回転位置を検出するためにレゾルバ６０が備えられている。レゾルバ６０は、筒形ハウジング２１における一端開口側に配置され、図３に示すように筒形ハウジング２１の内面に固定されたステータ６１（以下、「レゾルバステータ６１」という）と、モータロータ２８の外面に固定されたロータ６２（以下、「レゾルバロータ６２」という）とからなる。

そのレゾルバステータ６１を筒形ハウジング２１に組み付けるために、図２に示すように筒形ハウジング２１の一端開口寄り位置にはコネクタ挿通孔３３が貫通形成されている。また、筒形ハウジング２１の内周面には、ステータコア２２から一端開口側に向かって段階的に拡径するように、第１内径部２５Ａ、第２内径部２５Ｂ、第３内径部２５Ｃが形成されている。さらに、第２内径部２５Ｂのうち第１内径部２５Ａ側に立ち上がり部分には逃がし溝２５Ｄが形成されると共に、第３内径部２５Ｃのうち第２内径部２５Ｂとの境界部分から離れた位置には、係止溝２５Ｅが形成されている。また、逃がし溝２５Ｄ及び係止溝２５Ｅは、コネクタ挿通孔３３を筒形ハウジング２１の周方向で横切っている。

図５に示すようにレゾルバステータ６１は、円環部６４と円環部６４の外周面から突出したコネクタ部６３とを備えている。円環部６４は円環状のコア６５を有し、そのコア６５の内面から複数のティース６５Ｔが突出している。そして、各ティース６５Ｔにコイル６６が巻回されている。また、コア６５の両側面には、コイル６６の側方を覆うように円環状の樹脂カバー６７が取り付けられている。円環部６４の外縁部（詳細には、コア６５のうち樹脂カバー６７から露出した外縁部）のうちコネクタ部６３から±９０度離れた部分には、円環部６４の外周面を部分的に平坦面にして切り欠き部６５Ｃ，６５Ｃが形成されている。

コネクタ部６３は、コア６５に一体形成された１対の対向壁６３Ａ，６３Ａの間に、合成樹脂製のコネクタハウジング６３Ｂを固定した構造になっている。詳細には、１対の対向壁６３Ａ，６３Ａは、レゾルバステータ６１の軸方向と直交する方向で対向しており、コネクタハウジング６３Ｂの基端部が対向壁６３Ａ，６３Ａの間に配置され、コネクタハウジング６３Ｂの先端部は対向壁６３Ａ，６３Ａより図５の上方に突出している。また、コネクタハウジング６３Ｂの先端には、図２に示すようにフード部６３Ｆが備えられ、コイル６６に接続された端子金具６３Ｔがフード部６３Ｆの奥面から突出している。

図２に示すようにレゾルバステータ６１のコネクタ部６３は、コネクタ挿通孔３３に挿通され、円環部６４は筒形ハウジング２１内に嵌合されている。詳細には、レゾルバステータ６１を筒形ハウジング２１に組み付けるには、図４に示すようにレゾルバステータ６１が筒形ハウジング２１に対して傾けられて、コネクタ部６３から先に筒形ハウジング２１内に挿入される。このとき、円環部６４の外縁部のうち切り欠き部６５Ｃ，６５Ｃのみが筒形ハウジング２１の内周面に隣接した状態になる。ここで、円環部６４の全体の径寸法に対して両切り欠き部６５Ｃ，６５Ｃの間の寸法は小さくなっているので（図５参照）、レゾルバステータ６１がスムーズに筒形ハウジング２１内に挿入される。そして、筒形ハウジング２１内でレゾルバステータ６１の傾きを変えてコネクタ部６３をコネクタ挿通孔３３内に挿通し、図１に示すようにコネクタ部６３の先端部を筒形ハウジング２１から外側に突出した状態にする。すると、円環部６４が筒形ハウジング２１に対して同心状に配置され、このときに円環部６４における外縁部（詳細には、コア６５の外縁部）が第１内径部２５Ａと第２内径部２５Ｂとの段差部（本発明に係る「位置決め段差部」に相当する）に当接して位置決めされる。

ここで、この段差部において第２内径部２５Ｂから第１内径部２５Ａへの立ち上がり部分には逃がし溝２５Ｄが形成されて陥没しているので、円環部６４の外側エッジ部がその立ち上がり部分に乗り上がることが防がれ、円環部６４の端面を確実に段差面に面当接してレゾルバステータ６１を位置決めすることができる。

筒形ハウジング２１には、レゾルバステータ６１より一端開口側に固定リング４０が嵌合されている。固定リング４０は、例えば帯板状のアルミ板金を略Ｃ字形に湾曲させてなり、図６に示すように略Ｃ字形をなしている。また、固定リング４０のうち周方向で分断された部分がコネクタ受容部４１になっている。そして、固定リング４０は、コネクタ受容部４１内にレゾルバステータ６１のコネクタ部６３を受容した状態にして筒形ハウジング２１内に嵌合されている。また、固定リング４０は、筒形ハウジング２１内に嵌合した状態でかしめられ、図２に示すように固定リング４０を構成する金属の一部が前記した係止溝２５Ｅ内に入り込んでいる。これにより固定リング４０が筒形ハウジング２１内に抜け止めされかつ摩擦係合により回り止めされている。そして、この固定リング４０と第１内径部２５Ａとの間に円環部６４の外縁部が挟まれ、レゾルバステータ６１が筒形ハウジング２１に対して軸方向で固定されている。

さて、レゾルバステータ６１は、その回転方向に関しては、固定リング４０のうちコネクタ受容部４１を挟んで対向する開口縁４１Ａ，４１Ａによって規制されている。ここで、図６に示したコネクタ受容部４１の開口幅の寸法Ｌ２（図６参照）は、図５に示したコネクタ部６３のうちコネクタ受容部４１に受容される部分の幅寸法Ｌ１と同じ値に設定（設計）されている。詳細には、コネクタ部６３のうちコネクタ受容部４１内に収まる部分には前記した対向壁６３Ａ，６３Ａが備えられ、それら対向壁６３Ａ，６３Ａにおける背面同士の間の寸法Ｌ１が、所定値Ｐとされかつその所定値Ｐに対して誤差が−０．１〜０．０ｍｍに収まるように設計図が作成されている。一方、固定リング４０が筒形ハウジング２１内に嵌合固定された状態でコネクタ受容部４１の開口幅の寸法Ｌ２が所定値Ｐとされかつその所定値Ｐに対して誤差が０．０〜０．１ｍｍに収まるように、固定リング４０及び筒形ハウジング２１の設計図が作成されている。これらにより、コネクタ部６３の幅に対してコネクタ受容部４１の開口幅が０．０〜０．２ｍｍの範囲で一致又は大きくなっている。

また、コネクタ挿通孔３３において前記した対向壁６３Ａ，６３Ａの対向方向の開口幅は、例えば、所定値Ｐより１．０〜１．５ｍｍの大きさになっている。これにより、コネクタ部６３をコネクタ挿通孔３３に容易に挿入組み付けすることができる。従って、本実施形態によれば、レゾルバステータ６１を筒形ハウジング２１に容易に組み付けることができると共に、その組み付け後に固定リング４０にてコネクタ部６３を位置決めして、レゾルバステータ６１の回転方向のガタを規制することができる。なお、コネクタ挿通孔３３には、コネクタ部６３との隙間を塞ぐように栓部材３４が装着されている。

一方、レゾルバロータ６２は、モータロータ２８のうちレゾルバステータ６１と対向した位置に嵌合固定されている。レゾルバロータ６２は、磁性体よりなり、図３に示すように、外周面が波形状になっている。これにより、レゾルバロータ６２がモータロータ２８と共に回転すると、レゾルバステータ６１に生じる磁気特性が変化する。そして、コネクタ部６３を通してレゾルバステータ６１に接続されたレゾルバ信号処理回路５９が、前記磁気特性の変化に基づいてレゾルバロータ６２の回転位置に応じた角度検出信号を出力する。

操舵制御装置５６は、操舵トルクセンサ５７及び車速センサ５８等の検出結果等に基づき、予め定められたデータマップに応じてモータ２０に付与する駆動電流（即ち、モータ２０に出力させるアシスト力）を決定する。そして、レゾルバ６０が検出したモータロータ２８の回転位置に基づいて、モータ２０に付与する駆動電流をフィードバック制御する。このとき、上述の如く従来よりレゾルバステータ６１の回転方向におけるガタを規制しているので、レゾルバ６０による回転位置の検出精度が向上し、安定したモータ２０の制御を行うことが可能になる。また、本実施形態では、コネクタ部６３の幅に対してコネクタ受容部の開口幅を０．０〜０．２ｍｍの範囲で一致又は大きくしたので、外気温度の低下により固定リング４０が縮径変形しても、コネクタ部６３を破損させることが防がれる。しかも、固定リング４０を略Ｃ字形にしたので、板金を湾曲させて固定リング４０を製造することができ、パイプ材を切断して製造する場合に比べて製造コストを抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態の固定リング４０は、略Ｃ字形をなしていたが、図７に示した固定リング４４のように、コネクタ受容部４５が固定リング４４の軸方向の一端側に開放する一方、他端側が閉じた構造にしてもよい。このような構造にすれば、コネクタ受容部４５の開口幅の寸法Ｌ２を容易に許容寸法誤差内に収めることができる。

（２）前記実施形態では、固定リング４０が筒形ハウジング２１の内周面にかしめ固定されていたが、固定リングを筒形ハウジングの内周面に例えば接着剤にて固定したもの、或いは、固定リングを筒形ハウジングの内周面にボルトで固定したものに本発明を適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概念図 筒形ハウジング及びレゾルバステータ等の側断面図 モータの正面図 レゾルバステータを組み付ける過程を示した筒形ハウジングの側断面図 レゾルバステータの正面図 固定リングの斜視図 変形例の固定リングの斜視図 レゾルバのステータの正面図 従来のステータ固定構造を示した断面図

符号の説明

１３ 電動パワーステアリング装置
２０ モータ
２１ 筒形ハウジング
３３ コネクタ挿通孔
４０，４４ 固定リング
４１，４５ コネクタ受容部
６０ レゾルバ
６１ レゾルバステータ
６３ コネクタ部
６４ 円環部

Claims (3)

1. 電動パワーステアリング用のモータに備えた筒形ハウジングに、レゾルバのステータを固定するステータ固定構造であって、
   前記筒形ハウジングの一端開口寄り位置にはコネクタ挿通孔が貫通形成され、
   前記ステータは、前記筒形ハウジングの内側に嵌合された円環部と、その円環部の外周面から突出して前記コネクタ挿通孔に挿通したコネクタ部とを備えてなり、
   前記筒形ハウジングの内周面に、前記円環部の外縁部が当接する位置決め段差部を形成すると共に、前記位置決め段差部との間で前記ステータを挟んで保持する固定リングを前記筒形ハウジング内に嵌合固定し、その固定リングに前記コネクタ部を前記ステータの軸方向から受容するコネクタ受容部が形成されたステータ固定構造において、
   前記固定リングのうち前記コネクタ受容部の開口幅を、前記コネクタ挿通孔の開口幅より狭くして、そのコネクタ受容部の開口縁を前記コネクタ部に突き合わせたことを特徴とするステータ固定構造。
2. 前記コネクタ部の幅に対して前記コネクタ受容部の開口幅を０．０〜０．２ｍｍの範囲で一致又は大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のステータ固定構造。
3. 前記固定リングを略Ｃ字形とし、その固定リングのうち周方向で分断された部分を前記コネクタ受容部としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のステータ固定構造。
   

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