JP5045326B2

JP5045326B2 - 電動機及び電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5045326B2
Application number: JP2007240004A
Authority: JP
Inventors: 博内田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP2009067319A

Description

本発明は、電動機及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来より、自動車等の車両のステアリング装置を電動モータの回転力で助勢する電動パワーステアリング装置が提案され、実用化されている。かかる電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルの操作によりステアリングコラムに発生する操舵トルクを検出し、その検出信号に基づいて、コントロールユニットが電動モータを駆動制御して操向ハンドルの操舵力を補助するものである。

このような電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータは、軸受によって支持された回転軸に永久磁石を設けたロータと、このロータの周囲に設けた筒状のステータと、を備えている。近年においては、コイルを巻回した積層鉄心と、ロータの回転角度を検出するレゾルバと、コイルを結線するバスバーを有するターミナルと、を樹脂製の筐体（成形品）の内部に収納してステータを構成することにより、電動モータの小型化を実現させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１２０８７号公報

しかし、前記特許文献１に記載されたような電動モータにおいては、外部からの衝撃に対して樹脂製の筐体のみで内部を保護することは困難であり、内部部品の変形等の不具合を招く虞がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、外部からの衝撃に対して内部部品を良好に保護することができる耐衝撃性に優れた電動機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る電動機は、ロータと、このロータの外周に設けられた筒状のステータと、を備え、ロータ及びステータが樹脂により成形された筐体に収納されてなる電動機であって、筐体の外側に、衝撃吸収材が設けられてなるものである。

かかる構成を採用すると、衝撃吸収材によって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができる。従って、樹脂製の筐体内に収納された内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる。また、適切な遮音性能を持つ衝撃吸収材を選定することにより、別個の遮音部品を追加することなくモータ作動音を遮断することができる。また、ロータ及びステータを収納する筐体は、樹脂により成形されるもの（成形品）であるため、形状の自由度を高めることができる。

前記電動機において、筐体と衝撃吸収材との間に、金属板からなる補強部材を設けることもできる。

かかる構成を採用すると、衝撃吸収材によって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができるとともに、金属板からなる補強部材によって樹脂製の筐体を補強して衝撃の影響をさらに抑制することができ、さらに遮音性を高めることができる。

また、前記電動機において、筐体に固定されたコントロールユニットを備え、筐体及びコントロールユニットの外側に、衝撃吸収材を設けることができる。

かかる構成を採用すると、衝撃吸収材によって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができ、これにより、樹脂製の筐体内の内部部品及びこの筐体に固定されたコントロールユニット内の内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる。また、適切な遮音性能を持つ衝撃吸収材を選定することにより、別個の遮音部品を追加することなくモータ作動音やコントロールユニット内の部品から生じる作動音やカバーの振動音などを遮断することができる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置であって、前記電動機を備えるものである。

かかる構成によれば、外部からの衝撃を良好に吸収・緩和して内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる電動機を採用するため、耐衝撃性に優れた電動パワーステアリング装置を得ることが可能となる。

本発明によれば、外部からの衝撃に対して内部部品を良好に保護することができる耐衝撃性に優れた電動機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る電動機及びこれを備えた電動パワーステアリング装置の各実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０について説明する。

本実施形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置１０は、図１に示すように、ステアリング系（ステアリングシャフト１１、ハウジング１２、ラック・ピニオン式運動変換機構２０、ウォーム減速機構３０等からなる構成）と、このステアリング系に操舵補助トルクを与えるパワーアシスト用の電動モータ１３と、トルクセンサ４０と、を備えている。

ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力軸１１ａと、ステアリング出力軸１１ｂと、を有しており、ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支持されている。ハウジング１２は、車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。ステアリング入力軸１１ａは、その上端に、図示していないステアリングホイールが固定されることとなり、ステアリングホイールと同期回転する。

ステアリング入力軸１１ａとステアリング出力軸１１ｂとは、トルクセンサ４０のトーションバーを介して連結されている。ステアリングホイールからステアリング入力軸１１ａを経てステアリング出力軸１１ｂに伝達される操舵トルクは、トルクセンサ４０により検出される。そして、図示していないＥＣＵが、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力を制御する。

ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部が設けられたピニオン軸２２と、ラック軸２１及びピニオン軸２２を支承する筒状のケース２３と、を有している。ラック・ピニオン式運動変換機構２０のラック軸２１の両端側に設けられた図示していないナックルには、前輪のホイールが取り付けられる。

ピニオン軸２２とステアリング出力軸１１ｂの下端とは、２個の自在継手１５，１６及び連結部材１７で連結されている。また、ステアリング出力軸１１ｂの軸方向の中間位置には、ウォーム減速機構３０が配置され、このウォーム減速機構３０を介して電動モータ１３から、ステアリング出力軸１１ｂに対して操舵補助トルクが付与される。

次に、本実施形態に係る電動モータ１３について説明する。

電動モータ１３（ブラシレスモータ）は、本発明における電動機に相当するものであり、図２に示すように、樹脂により成形された略有底円筒状のケース本体（筐体）５０と、このケース本体５０の開口側に取り付けられる略円環状のフランジ５１と、を有するモータケース５２を備えている。

ケース本体５０は、モータ軸方向に沿う円筒状の胴部５３と、胴部５３のモータ軸方向の一端側を閉塞する底部５４と、を有している。ケース本体５０の底部５４の中央には、開口側に有底円筒状のベアリングハウジング５８が形成されており、このベアリングハウジング５８の内側には、リヤベアリング５９が嵌合されている。ケース本体５０の胴部５３の内周面には、円筒状のステータコア（積層鉄心）６１が配置されており、ステータコア６１には図示していないインシュレータを介してコイル６３が巻回されてステータ６０が構成される。また、ステータコア６１とフランジ５１との間には、図示していないパワーハーネスを接続させるターミナル６５が配置されている。また、ターミナル６５とフランジ５１との間には、後述するレゾルバロータ７５の回転位置を検出するレゾルバステータ７６が配置されている。ステータコア６１、ターミナル６５及びレゾルバステータ７６は、樹脂製のケース本体５０と一体的に設けられている。

フランジ５１は、ケース本体５０の開口側に嵌合するもので、ケース本体５０とは反対側の中央位置に、ベアリング保持穴部６６が形成されている。ベアリング保持穴部６６には、フロントベアリング６７が保持されることになり、このフロントベアリング６７と、ケース本体５０のベアリングハウジング５８に設けられたリヤベアリング５９と、によってロータ７０の出力軸７１が回転可能に支持される。

ロータ７０は、出力軸７１と、この出力軸７１が中心位置に固定されるマグネットケース７２の外周面に固定されるマグネット７３と、を有している。また、ロータ７０は、出力軸７１がフランジ５１から外側に突出しており、この突出部分が、図１に示すウォーム減速機構３０のウォームに一体的に連結される。

ロータ７０の出力軸７１には、フランジ５１よりも内側位置に、レゾルバロータ７５が固定されている。そして、このレゾルバロータ７５と対向配置された状態で、前記したレゾルバステータ７６がケース本体５０に一体的に設けられている。レゾルバステータ７６は、レゾルバロータ７５の回転位置を検出することにより、ロータ７０の回転位置を検出する。

そして、本実施形態に係る電動モータ１３においては、樹脂製のケース本体５０の外側に、衝撃吸収材８０が設けられており、この衝撃吸収材８０によってケース本体５０のほぼ外面全体が覆われている。衝撃吸収材８０としては、例えば、ウレタンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、スチレン・ブタジエンゴム等の合成ゴムを採用することができる。衝撃吸収材８０の厚さ（ケース本体５０側の面から外表面までの寸法）は、電動モータ１３の大きさや仕様等に応じて適宜設定することができる。衝撃吸収材８０は、ケース本体５０と別部品としてもよく、ケース本体５０と一体的に成形することもできる。

以上説明した実施形態に係る電動モータ１３においては、衝撃吸収材８０によって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができる。従って、樹脂製のケース本体５０内に収納された内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる。また、適切な遮音性能を持つ衝撃吸収材８０を選定することにより、別個の遮音部品を追加することなくモータ作動音を遮断することができる。また、ステータを収納するケース本体５０は、樹脂により成形されるもの（成形品）であるため、形状の自由度を高めることができる。

また、以上説明した実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、外部からの衝撃を良好に吸収・緩和して内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる電動モータ１３を採用するため、耐衝撃性に優れたものとなる。

なお、図３に示すように、本実施形態に係る電動モータ１３のケース本体５０と衝撃吸収材８０との間に、薄い金属板からなる補強部材８１を設けることもできる。このようにすると、衝撃吸収材８０によって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができるとともに、金属板からなる補強部材８１によってケース本体５０を補強して衝撃の影響をさらに抑制することができ、さらに遮音性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０の電動モータ１３のケース本体の形状を変更し、このケース本体にコントロールユニットを一体的に固定し、これらケース本体及びコントロールユニットを衝撃吸収材で覆ったものであり、その他の構成については実質的に同一である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係る電動モータ１３Ａにおいては、図４に示すように、その側部にコントロールユニット９２が一体的に固定されている。コントロールユニット９２は、例えば、ＣＰＵ等の各種電気部品を備えたもので、箱形形状を有している。本実施形態に係る電動モータ１３Ａのケース本体５０Ａには、コントロールユニット９２側へ向かって延在するステー部９３が設けられており、これらステー部９３に、コントロールユニット９２が、例えばビス等によって固定されている。

そして、本実施形態に係る電動モータ１３Ａにおいては、ケース本体５０Ａ及びこのケース本体５０Ａに固定されたコントロールユニット９２の外側に、衝撃吸収材８０Ａが設けられており、この衝撃吸収材８０Ａによってケース本体５０Ａ及びコントロールユニット９２のほぼ外面全体が覆われている。衝撃吸収材料８０Ａとしては、第１実施形態と同様のものを採用することができる。

以上説明した実施形態に係る電動モータ１３Ａにおいては、衝撃吸収材８０Ａによって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができ、これにより、樹脂製のケース本体５０Ａ及びこのケース本体５０Ａに固定されたコントロールユニット９２内の内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる。また、適切な遮音性能を持つ衝撃吸収材８０Ａを選定することにより、別個の遮音部品を追加することなくモータ作動音やコントロールユニット９２内の部品から生じる作動音やカバーの振動音などを遮断することができる。

また、以上説明した実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、外部からの衝撃を良好に吸収・緩和して内部部品への衝撃の影響を良好に抑制することができる電動モータ１３Ａを採用するため、耐衝撃性に優れたものとなる。

なお、図５に示すように、本実施形態に係る電動モータ１３Ａのケース本体５０Ａと衝撃吸収材８０Ａとの間に、薄い金属板からなる補強部材８１Ａを設けることもできる。このようにすると、衝撃吸収材８０Ａによって外部からの衝撃を良好に吸収・緩和することができるとともに、金属板からなる補強部材８１Ａによってケース本体５０Ａを補強して衝撃の影響をさらに抑制することができ、さらに遮音性を高めることができる。

また、以上の各実施形態においては、電動機として「ブラシレスモータ」（電動モータ１３、１３Ａ）を例示したが、ブラシ付きモータや誘導電動機等の他の種々の電動機にも本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。図１に示す電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。図２に示す電動モータの変形例を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。図４に示す電動モータの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１３・１３Ａ…電動モータ（電動機）、５０・５０Ａ…ケース本体（筐体）、６０…ステータ、７０…ロータ、８０・８０Ａ…衝撃吸収材、８１・８１Ａ…補強部材、９２…コントロールユニット。

Claims

ロータと、このロータの外周に設けられた筒状のステータと、を備え、前記ロータ及び前記ステータが樹脂により成形された筐体に収納されてなる電動機であって、
前記筐体の外面を覆う衝撃吸収材と、
前記筐体と前記衝撃吸収材との間に設けられた金属板からなる補強部材と、
を備える、
電動機。
前記筐体に固定されたコントロールユニットを備え、
前記筐体及び前記コントロールユニットの外側に、前記衝撃吸収材が設けられてなる、
請求項１に記載の電動機。
車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置であって、
請求項１又は２に記載の電動機を備える、
電動パワーステアリング装置。