JP6031839B2 - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
明は、電動パワーステアリング装置などに好適なモータの構造の改良に関する。
Power
Steering)が提案され、実用化されている。現在においては、ステアリングホイ
ールに付加された操舵トルクに応じて、電動モータで補助操舵トルクを発生し、この補助
操舵トルクをステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置の開発が進められて
いる。このような電動パワーステアリング装置では、電動モータが減速機構を介してステ
アリング軸に接続され、電動モータの回転は、減速機構により減速された後、ステアリン
グ軸に伝達される。
バロータとからなるレゾルバによって検出されている。レゾルバロータはシャフトに固定
されて同量回転するようになっており、当該レゾルバロータを介してシャフトの回転量が
検出できるようになっている。
ーステアリング装置(EPS)の減速機構のウォームとシャフトとの結合がボス(メスス
プライン)を利用したものである場合、レゾルバとボスとの間にスペーサを介してボスで
レゾルバロータの軸方向位置を規制し、回転方向の保持は、レゾルバロータの外周形状が
圧入により変形しない程度の軽圧入によるものが用いられている(特許文献1参照)。レ
ゾルバロータの軸方向と回転方向の締結力を同時に満足するには、圧入圧を高くする必要
があり、そのような電動パワーステアリング装置用モータも市場では見られる。
圧入部の形状を工夫して変形を抑制するものが提案されている(例えば特許文献2参照)
。また、レゾルバステータをフランジの外側に設けた構造で、シャフトの減速機ウォーム
と締結するスプライン構造の場合、レゾルバロータの軸方向の動きを規制するために、厚
みを持ったスペーサを圧入するという手法もある(例えば特許文献2参照)。さらに、他
には、特許文献3,4のように、レゾルバロータの軸方向の動きを規制するためにネジで
固定する手法や、特許文献5のように、マグネットホルダにレゾルバロータを保持する構
造とする手法なども提案されている。
ジの軸力による応力でレゾルバロータの磁気特性が悪化したりすることから、電動パワー
ステアリング装置向けの電動モータの技術として最適なものではない。
るので、減速機構とモータとを固定する場合には、スペーサとウォームが接触しないよう
シャフトの出しろ(モータ取付面からシャフト先端までの距離)を長くする必要があり、
結果としてモータのエンド付近の寸法が長くなって車両への搭載性(搭載しやすさ)が悪
化してしまう。また、シャフトの出しろを長く設定すると、減速機構のモータ固定部の寸
法も長くなるのでコストアップと重量増加を招く。
ータ及び電動パワーステアリング装置を提供することをその目的とする。
新たな知見を得るに至った。本発明のモータはかかる知見に基づくものであり、回転位置
検出センサを構成するレゾルバステータおよびレゾルバロータと、該レゾルバロータのシ
ャフトに配置された弾性部材と、該弾性部材の移動を抑止する段部と、を有し、弾性部材
をレゾルバロータに当接させてシャフトの軸方向への動きを規制する、というものである
。
みが低減できるので、シャフトの出しろを長くする必要がなくなる。この結果、減速機構
側の部品も軽量化することができ、低コスト化が可能となる。また、モータのエンド付近
の寸法が長くなるようなことがないから、車両への搭載性も向上する。しかも、このモー
タでは、シャフトの軸方向への動きを弾性部材によって規制しているため、レゾルバロー
タの厚み公差と軽圧入位置公差、シャフトの溝公差を吸収することが可能である。さらに
は、レゾルバロータは電磁鋼板を積層したもので構成されることから質量が小さく、回転
方向の保持力が小さくてすむ。このように保持力が小さくなると、さらに軽圧入すること
ができ、レゾルバロータの歪みを抑制することができる。また、レゾルバロータとレゾル
バステータのギャップパーミアンスが正弦波状に変化することを利用したレゾルバ信号の
リニアリティも向上する。したがって、リップル、音もよくなり、操舵フィーリングも向
上し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。
ことが好ましい。
を介して操舵アシスト力を付与する電動モータを有する装置であって、電動モータとして
、上述のモータを有するというものである。
接触する位置に配置されていることが好ましい。このような電動パワーステアリング装置
によれば、シャフトの出しろ(モータ取付面からシャフト先端までの距離)を短くして電
動モータ等の全長をさらに短縮することができる。また、この装置によれば、回転伝達部
材(例えばスプライン軸)のグリスが電動モータ側に浸入することを防止することもでき
る。
となる。
施の形態にかかるモータを有する電動パワーステアリング装置1の構成の概略を示す説明
図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素
については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
ングホイールHが固定されるステアリングシャフト10と、ラック・ピニオン運動変換機
構11と、ステアリングホイールHに付加された操舵トルクに応じて補助操舵トルクを発
生させる電動モータ12と、電動モータ12とステアリングシャフト10との間に介在さ
れ、電動モータ12の回転を減速させるウォーム減速機構13等を有している。
を有し、ハウジング20に覆われている。ステアリング入力軸10aの上端にステアリン
グホイールHが固定されている。ステアリング入力軸10aとステアリング出力軸10b
は、トルクセンサ21のトーションバーを介して接続されている。ステアリングホイール
Hの操作により生じる操舵トルクは、ステアリング入力軸10aを通じてトルクセンサ2
1により検出され、その検出された操舵トルクに基づいて電動モータ12の出力が制御さ
れる。この電動モータ12の構成の詳細については後述する。
ル30と、ウォームホイール30の外周歯車に噛み合うウォーム31を有している(図2
参照)。ウォーム31は、ハウジング32に対して固定されている2つのベアリング(軸
受)33、34により支持されている。ウォーム31の一端は、電動モータ12の後述す
るシャフト52に対して同軸上にスプライン構造で結合されている。これにより、例えば
ステアリング出力軸10b及びウォームホイール30の駆動によりウォーム31が受けた
シャフト52の軸方向Xの反力を、ウォーム減速機構13において吸収できる。
、2つの自在継手40、41と連結部材42により連結されている。また、ラック・ピニ
オン運動変換機構11は、ラック・ピニオンギアによりステアリング出力軸10bと操作
車輪のタイロッドを接続している。
トルクとしてステアリング出力軸10bに伝達され、当該補助操舵トルクは、ステアリン
グ出力軸10bからラック・ピニオン運動変換機構11を介して操作車輪のタイロッドに
伝達される。
に示すようにステータ(固定子)54と、ステータ54の一の開口部を閉鎖するフランジ
51を有している。ステータ54の内部には、シャフト(回転軸)52を回転させるロー
タ(回転子)53が設けられている。符号15は、ステータ54の筐体を形成する金属製
のステータケースである。
60を有している。必要枚数分が積み重ねられたステータコア60には、外側からテープ
が巻き付けられてからインシュレータ61が挿入され、その状態でコイル62が巻き付け
られている。本実施形態ではステータコア60の端部コアの継鉄部(バックヨーク)に径
方向に延伸した凸部を設け、ステータコア60を積層後、この延仲部の凸部を軸方向に折
り曲げてコアと接触させている。折り曲げ自体は、コイル62の巻線の前後どちらでもよ
い。
において、特に詳しい図示はしていないが、ステータ54は、分割コアの接合面バックヨ
ーク部に径方向に延伸した凸部同士を当接させ、折り曲げ前後でレーザー溶接またはTI
G溶接等で接合し一体化されている。ステータ54の片側端部には端子台90が設けられ
、端子台90に挿入またはインサートモールドされたバスバーと各相コイルは、ヒュージ
ングや抵抗溶接等で電気的に接続される。さらに、ステータ54はステータケース15に
圧入、接着、焼きばめ等で固定される。
ア60は、継鉄部(バックヨーク)毎に圧入または溶接されて一体化されている。このス
テータ54の軸方向Xのフロント側(モータ出力側となる図3中の左側)には、フランジ
51が圧入、接着、かしめ、焼ばめ等により固定されている。これらステータ54とフラ
ンジ部材51との間に弾性部材を介在させることも好ましい。また、特に詳しく図示して
いないが、ステータ54とフランジ51の相対回転を防止するための凹凸などからなる回
り止めが形成されていることも好ましい。また、ステータ54のリア側(上述のフロント
側とは反対となる図3中右側のモータエンド側)のベアリングハウジング内にはベアリン
グ70が収容されている。
しめ等で固定される構造となっている。フランジ51の略中央部分のベアリングハウジン
グ内にはベアリング71が収容されている。
アを有し、その軸心にはシャフト52が貫通した状態で設けられている。また、ロータコ
アの外周面には、マグネットやマグネットカバーが設けられている。ロータコアはシャフ
ト52が圧入され、あるいはシャフト52と一体成形されている。シャフト52のコア外
周面には、接着あるいは保持部材等により偶数個のマグネットが等間隔で配置されている
。なお、マグネットが埋込み磁石型である場合は、ロータコア内に配置されている。さら
にこれらマグネットの外周にはマグネット飛散防止用のカバーが設けられている。マグネ
ット飛散防止用のカバーは例えば非磁性であるSUS材、アルミニウム、熱収縮チューブ
等で形成されている。
ント側は、フランジ51の軸心を貫通し、当該フランジ51に固定されたベアリング71
により支持されている。シャフト52のフロント側の先端は、上述のウォーム減速機構1
3のウォーム31と同軸上で連結されている。
られている。回転位置検出センサ80は、シャフト52に圧入(例えば、軽圧入)された
円筒状のレゾルバロータ81と、そのレゾルバロータ81の外周を囲むレゾルバステータ
82を有している。レゾルバステータ82は、フランジ51に固定されたレゾルバホルダ
に、またはフランジ51に取り付けられている。レゾルバステータ82には、電動モータ
12の外部に通じるセンサハーネス84が電気的に接続されている。
成され、該溝部52aには弾性を有するOリング56が配置されている。溝部52aは、
シャフト52のうちレゾルバロータ81の近傍に設けられており、Oリング56は、レゾ
ルバロータ81のフロント側端面に当接するように配置されている(図3参照)。
に接続された端子台90が設置されている。また、端子台90には、コイル62に給電す
るためのパワーハーネス91が電気的に接続されている。パワーハーネス91は、フラン
ジ51に設けられたグロメット(図示省略)の穴部を貫通し、電動モータ12の外部に通
じている。この端子台90に挿入またはインサートモールドされたバスバーと各相コイル
は、ヒュージングやTIG溶接などで電気的に接続されている。
51は、周方向の例えば2か所の透孔51aにねじがねじ込まれることによって固定され
ている。
け、レゾルバロータ81のフロント側端面に当接するようにOリング56を配置した電動
モータ12によると、レゾルバロータ81の軸方向への動きを規制するための部品(規制
部品)の厚みが低減できるので、シャフト52の出しろ(モータ取付面からシャフト先端
までの距離)を長くする必要がなくなる。以上について、比較例を挙げて説明すると以下
のとおりである。
01でレゾルバロータ81の軸方向位置を維持しようとすると、ウォーム31とレゾルバ
ロータ81の固定スペーサとが接触しないよう(図7中の特に矢示部分参照)、シャフト
出しろ(モータ取付面からシャフト先端までの距離)を長くする必要がある。そうすると
、結果としてECUまたはモータエンドの寸法が長くなり、搭載性に劣る。この点、本実
施形態の電動モータ12によれば、上述のようにシャフト52の出しろを長くする必要が
なく、そのぶんモータエンドの寸法を低減することができる(図4(A)、(B)参照)
。この結果、ウォーム減速機構13側の部品も軽量化することができ、低コスト化が可能
となる。また、電動モータ12のモータエンド付近の寸法が長くなるようなことがないか
ら、車両への搭載性も向上する。しかも、この電動モータ12では、シャフト52の軸方
向への動きをOリング56によって規制しているため、レゾルバロータ81の厚み公差と
軽圧入位置公差、シャフト52の溝公差を吸収することが可能である。さらには、レゾル
バロータ81の回転方向の保持力も小さくてすむ構造のため、操舵フィーリングも向上し
た電動パワーステアリング装置1を提供することが可能となる。
ゾルバロータ81の出力軸方向の端部付近のシャフト52に段差(溝部52a)を設け、
この段差にOリング56を配置したものであるが、これは好適な構造の一例にすぎない。
例えば、Oリング56は、レゾルバロータ81に当接する弾性部材の好適な一例にすぎず
、弾性を有する他の部材を用いることも可能である。また、溝部52aは、Oリング56
等の移動を抑止するための段部の好適な一例にすぎず、例示した以外の形態や形状の溝等
を段部として用いることも可能である。
はなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
本実施形態では、上述した実施形態におけるレゾルバロータ81の位置規制用のOリン
グ56と、ウォーム31のスプライン挿入部のテーパー部(図5中、符号31aで示す)
とを接触させている(図5参照)。このような構造は、シャフト52の出しろを短くして
電動モータ12等の全長をさらに短縮することに寄与する。また、このような構造は、ス
プライン部のグリスが電動モータ12側に浸入することを防止することもできる。
本実施形態では、シャフト52に設けられた段差(溝部52a)を利用してOリング56を使用したが、Oリング56に替えて弓E形止め輪83を用いても良い。
弓E形止め輪は、その弓形形状によりスラスト方向に対して動きを抑える機能があるためレゾルバロータ81のスラスト方向の動きを低トルクで規制する事が出来る。
構(減速機構)、31…ウォーム、52…シャフト、52a…溝部(段部)、56…Oリ
ング(弾性部材)、80…回転位置検出センサ、81…レゾルバロータ、82…レゾルバ
ステータ
Claims (2)
- 回転位置検出センサを構成するレゾルバステータおよびレゾルバロータと、
弾性部材と、
ウォーム減速機構と、
前記弾性部材を貫通し、前記弾性部材の移動を抑止する溝を外周表面に備えるシャフトと、
前記シャフトを回転させるロータと、を有し、
前記シャフトの同軸上には、前記ウォーム減速機構のウォームと、前記弾性部材と、前記レゾルバロータと、前記ロータと、が前記シャフトのフロント側からリア側に順に配置され、
前記弾性部材は、円環状のOリングであって、
前記溝は、前記シャフトの軸方向に前記溝のフロント側段差と前記溝のリア側段差とを前記シャフトの外周表面に備え、
前記溝のフロント側段差と前記溝のリア側段差と間の溝の長さが装着前の前記弾性部材の直径よりも大きく、前記溝のフロント側段差及び前記溝のリア側段差の深さが装着前の前記弾性部材の半径よりも小さく、
前記溝のフロント側段差と前記溝のリア側段差と間に位置する前記レゾルバロータのフロント側端面と、前記溝のフロント側段差とに当接するように、前記弾性部材が前記溝に装着されることで、前記シャフトの軸方向への前記レゾルバロータの動きが規制されており、
前記シャフトのフロント側の先端は、前記ウォームと同軸上で連結され、
前記ウォーム減速機構のリア側端部が前記溝の近傍まで前記シャフトの軸方向に伸び、
前記弾性部材は、前記ウォーム減速機構の一部と接触する位置に配置されている、モータ。 - ステアリングに対してウォーム減速機構を介して操舵アシスト力を付与する電動モータを有する電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータとして、請求項1に記載のモータを有する、電動パワーステアリング装置。
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