WO2023084654A1 - モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置 - Google Patents

モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023084654A1
WO2023084654A1 PCT/JP2021/041417 JP2021041417W WO2023084654A1 WO 2023084654 A1 WO2023084654 A1 WO 2023084654A1 JP 2021041417 W JP2021041417 W JP 2021041417W WO 2023084654 A1 WO2023084654 A1 WO 2023084654A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
fastening
housing
stator
motor case
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/041417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悠佑 夏目
申康 佐治
康介 塚原
顕一 福永
貴哉 谷川
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ジェイテクト filed Critical 株式会社ジェイテクト
Priority to CN202180104013.1A priority Critical patent/CN118216068A/zh
Priority to PCT/JP2021/041417 priority patent/WO2023084654A1/ja
Publication of WO2023084654A1 publication Critical patent/WO2023084654A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a motor mounting structure, a motor unit, and a vehicle steering device.
  • an electric power steering device for a vehicle that generates a steering assist force by a motor is known.
  • the applicant of the present application has proposed an electric power steering apparatus described in Patent Document 1, which has a structure for suppressing transmission of vibration generated by a motor to a housing as an attached body.
  • a motor for an electric power steering device described in Patent Document 1 has a rotor and a stator, an output shaft that rotates together with the rotor, and a motor case that houses the rotor and stator.
  • the motor case is attached to a housing that accommodates the worm reduction mechanism, and the output shaft of the motor is connected to the worm that is the input gear of the worm reduction mechanism.
  • the torque of the motor amplified by the worm speed reduction mechanism is applied to the steering shaft as a steering assist force.
  • the motor case is composed of a bottomed cylindrical case body and a plate fixed to the case body.
  • the case body integrally has a cylindrical tubular portion to which the stator is fixed on the inner peripheral surface, and an annular bottom portion extending radially inward from one end of the tubular portion. .
  • the bottom portion is provided with a housing portion for housing a bearing that supports the output shaft.
  • the plate integrally has a base portion facing the bottom portion of the case body and a pair of mounting portions extending radially outward from the outer peripheral edge of the base portion.
  • the base portion is provided with a fitting portion that is press-fitted to the outer periphery of a housing portion provided at the bottom of the case body, and the plate is fixed to the case body by press-fitting the fitting portion. .
  • Through holes are formed in the pair of mounting portions of the plate, respectively, and fastening bolts are screwed into bolt holes formed in the housing through the through holes.
  • a slight gap is formed between the portion of the base portion on the outer peripheral side of the fitting portion and the bottom portion of the case main body, and between the base portion and the housing.
  • the vibration generated in the stator is reduced by the plate of the motor case, and the vibration transmitted to the housing is suppressed.
  • the support rigidity of the case body and the stator with respect to the housing is low, and the output shaft tends to tilt due to G (acceleration) in the front, rear, left, right, and up and down directions, for example, when the vehicle is running.
  • An object of the present invention is to provide a motor mounting structure, a motor unit, and a vehicle steering device.
  • the present invention provides a motor mounting structure for mounting the motor case of a motor, in which a stator and a rotor are housed in a motor case, to an object to be mounted by means of a fastening member, wherein the motor case includes the stator. and a bottom portion protruding radially inward from one end of the cylindrical portion, and the bottom portion is provided with a fastening portion for receiving the fastening member. and a motor mounting structure, wherein the fastening portion is provided inside the outer peripheral surface of the cylindrical portion.
  • the present invention provides a motor having a stator, a rotor arranged inside the stator, an output rotary shaft rotating integrally with the rotor, and a motor case housing the stator, a worm speed reduction mechanism having a worm connected to the output rotary shaft and a worm wheel meshing with the worm; a housing that accommodates the worm and the worm wheel; a fastening member that fastens the motor case and the housing;
  • the motor case has a cylindrical portion that houses the stator, and a bottom that protrudes radially inward from one end of the cylindrical portion, and the fastening member is provided on the bottom.
  • a motor unit in which a fastening portion for receiving is provided, and the fastening portion is provided inside the outer peripheral surface of the cylindrical portion.
  • the present invention provides a vehicle steering apparatus that axially moves a steering shaft extending in the vehicle width direction of the vehicle to steer the steerable wheels of the vehicle, comprising: A steering apparatus for a vehicle is provided, which uses the above motor unit as a drive source for generating a moving force for axially moving the steered shaft.
  • the motor mounting structure, the motor unit, and the vehicle steering device by mounting the motor case to the mounting body with the fastening member, the support rigidity of the motor is maintained, while the vibration generated by the motor is received. It is possible to suppress transmission to the mounting body.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the column shaft, column tube, sensor case, bracket, and motor unit of the steering device; It is a sectional view of a motor unit. It is a sectional view of a motor. It is a perspective view showing a motor case. It is a perspective view showing a housing. It is an external view of a motor case. It is an external view of a housing. It is explanatory drawing which exaggerates and shows the expansion-contraction vibration of a motor. It is explanatory drawing which exaggerates and shows the expansion-contraction vibration of a motor. FIG.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of the motor case taken along line CC of FIG. 9A;
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of the motor case taken along line DD of FIG. 9B;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a motor unit of a steering device according to a conventional example;
  • 7 is a graph showing the amount of displacement generated in the bracket when a predetermined drive current is supplied to the motor in the steering device using the motor unit according to the embodiment and the comparative example. It is an outline view of a motor case concerning a modification.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a vehicle steering device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows the steering device viewed from the front of the vehicle.
  • the left side of FIG. 1 corresponds to the right side of the vehicle, and the right side of FIG. 1 corresponds to the left side of the vehicle.
  • the steering device 1 includes a steering shaft 2 connected to a steering wheel 10 that is steered by a driver, and an axial movement associated with the rotation of the steering shaft 2 to steer left and right front wheels 11 that are steered wheels of the vehicle.
  • a rack shaft 12 as a shaft, a torque sensor 13 for detecting the steering torque applied to the steering wheel 10, a motor unit 3 for generating a steering assist force corresponding to the detected steering torque, and the motor unit 3 are controlled.
  • a controller 30 is provided.
  • the steering shaft 2 includes a column shaft 21 to which the steering wheel 10 is fixed at the tip, a pinion shaft 23 having pinion teeth 231 that mesh with the rack teeth 121 of the rack shaft 12, and between the column shaft 21 and the pinion shaft 23. It comprises an intervening intermediate shaft 22 , a universal joint 24 connecting the column shaft 21 and the intermediate shaft 22 , and a universal joint 25 connecting the intermediate shaft 22 and the pinion shaft 23 .
  • the column shaft 21 includes an upper shaft 211 and a lower shaft 212 which are spline-fitted telescopically, a torsion bar 213 connected to the rear end of the lower shaft 212, and a rear end of the torsion bar 213. and an output shaft 214 .
  • the torsion bar 213 has the toughness to transmit the steering torque to the output shaft 214 while being twisted by the steering torque applied to the steering wheel 10 .
  • the torque sensor 13 detects the steering torque based on the twist amount of the torsion bar 213 .
  • the rack shaft 12 is housed in a tubular rack housing 14 and extends in the vehicle width direction.
  • Ball joint sockets 15 are fixed to both ends of the rack shaft 12, and tie rods 16 connected to the rack shaft 12 by these ball joint sockets 15 steer the left and right front wheels 11 via knuckle arms (not shown).
  • An accordion-shaped bellows 17 made of rubber or resin is arranged on the outer peripheral side of the ball joint socket 15 .
  • the pinion shaft 23 connected to the steering wheel 10 via the column shaft 21 and the intermediate shaft 22 rotates, and the meshing of the pinion teeth 231 and the rack teeth 121 causes the rack shaft 12 to rotate. move in the direction As the rack shaft 12 moves in the axial direction, the left and right front wheels 11 are steered through the tie rods 16 .
  • the motor unit 3 includes a motor 4 that receives drive current supplied from a controller 30 and generates torque, a worm speed reduction mechanism 5 that has a worm 51 and a worm wheel 52, a housing 6 that houses the worm 51 and the worm wheel 52, and a fastening member (described later) for attaching the motor 4 to the housing 6 .
  • the worm 51 is rotated by torque of the motor 4 .
  • the worm wheel 52 is meshed with the worm 51 and rotates at a rotational speed lower than that of the worm 51 .
  • An output shaft 214 is fixed to the worm wheel 52, and the torque of the motor 4 amplified by the worm speed reduction mechanism 5 is transmitted to the output shaft 214 as a steering assist force.
  • This steering assist force is transmitted to the pinion shaft 23 via the intermediate shaft 22 and becomes a moving force that moves the rack shaft 12 in the axial direction. That is, the steering device 1 uses the motor unit 3 as a drive source that generates a moving force that moves the rack shaft 12 in the axial direction.
  • FIG. 2 shows a column tube 26 housing a column shaft 21, an upper shaft 211 and a lower shaft 212, a sensor case 27 housing a torque sensor 13, a bracket 8 supporting the column tube 26 with respect to the vehicle body, and a motor unit 3.
  • 1 is a schematic diagram showing the configuration of FIG.
  • Column shaft 21 , column tube 26 , sensor case 27 , bracket 8 , and motor unit 3 constitute steering column device 20 .
  • “upper” and “lower” refer to the vertical direction when the steering device 1 is mounted on the vehicle.
  • FIG. 2 shows a state in which the steering column device 20 is viewed obliquely from above perpendicularly to the column shaft 21 .
  • the column tube 26 has an outer tube 261 and an inner tube 262 , and a portion of the inner tube 262 on the steering wheel 10 side is housed inside the outer tube 261 . A rear end portion of the inner tube 262 is fitted and fixed to the sensor case 27 . Upper shaft 211 is rotatably supported by bearing 28 with respect to outer tube 261 .
  • the bracket 8 has a pair of fixing plates 81 fixed to the outer tube 261, a pair of holding plates 821 holding the pair of fixing plates 81 in the vehicle width direction, and a top plate 822 arranged above the outer tube 261.
  • a clamping member 82, an operation lever 83 for releasing the clamping state of the fixed plate 81 by the clamping member 82, a plate 84 fixed to a top plate 822 of the clamping member 82 and extending in the vehicle width direction, and the plate 84 It has a pair of capsules 85 detachably attached to both ends.
  • the pair of capsules 85 are fixed to the vehicle body by bolts (not shown) inserted through the bolt insertion holes 850 .
  • the operation lever 83 When the driver of the vehicle performs tilt adjustment and telescopic adjustment of the steering wheel 10 , the operation lever 83 is operated to release the clamping state of the fixing plate 81 by the clamping member 82 . Further, when the driver's secondary collision with the steering wheel 10 due to the collision of the vehicle occurs, the plate 84 is separated from the pair of capsules 85, and the pair of fixing plates 81, the clamping member 82 and the outer tube are separated. 261 and the upper shaft 211 move to the vehicle front side together with the steering wheel 10 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor unit 3.
  • FIG. 4 is a sectional view of the motor 4.
  • the motor 4 includes a stator 41 that generates a magnetic field by driving current supplied from the controller 30, a rotor 42 arranged inside the stator 41, an output rotary shaft 43 that rotates integrally with the rotor 42, and the stator 41.
  • the stator 41 is constructed by winding windings 412 around a plurality of teeth 411 arranged in a ring.
  • 12 teeth 411 are arranged in a ring.
  • the rotor 42 has a rotor core 421 and a plurality of magnets 422 fixed to the rotor core 421 .
  • ten magnets 422 are arranged on the outer circumference of rotor core 421 .
  • a plurality of teeth 411 and rotor core 421 are configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets.
  • the output rotary shaft 43 is inserted through the center of the rotor core 421 , one end projecting downward from the rotor core 421 is supported by the first bearing 46 , and the other end projecting upward from the rotor core 421 is the second bearing. are supported by bearings 47 of the The first bearing 46 is arranged between the output rotary shaft 43 and the motor case 44 , and the second bearing 47 is arranged between the output rotary shaft 43 and the lid 45 .
  • the first and second bearings 46, 47 have outer rings 461, 471, inner rings 462, 472, and a plurality of rolling elements 463, 473 arranged between the outer rings 461, 471 and the inner rings 462, 472. ing.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the motor case 44.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the housing 6.
  • FIG. 7 is an external view of the motor case 44 viewed from the direction of the rotation axis O1 of the output rotation shaft 43.
  • FIG. 8 is an external view of the housing 6 viewed from the direction of the rotation axis O2 of the worm 51.
  • FIG. 3 shows a cross section of the motor case 44 shown in FIG. 7 taken along the line AA, and a cross section of the housing 6 shown in FIG. 8 taken along the line BB.
  • the motor case 44 is made of die-cast aluminum alloy, and has a cylindrical portion 441 that houses the stator 41, a plurality of flange portions 442 for fixing the lid 45, and one end of the cylindrical portion 441. It integrally has a bottom portion 443 provided so as to protrude radially inward from the portion.
  • the lid body 45 is fixed to the motor case 44 by a plurality of bolts 90 that are screwed onto the plurality of flange portions 442 .
  • the stator 41 is fixed inside the cylindrical portion 441 .
  • a holding hole 400 for holding the outer ring 461 of the first bearing 46 is formed through the bottom 443 at the center of the bottom 443 , and the output rotary shaft 43 is inserted through the inner ring 462 of the first bearing 46 . ing.
  • the bottom portion 443 is provided with an inner annular convex portion 444 that protrudes downward toward the housing 6 side, and a plurality of fastening portions 445 in which screw holes 440 are formed.
  • the inner annular projection 444 is formed in an annular shape around the rotation axis O1 of the output rotation shaft 43 .
  • the fastening portion 445 is provided inside the outer peripheral surface 441a of the cylindrical portion 441 corresponding to the outer peripheral side of the stator 41 when the motor case 44 is viewed from the bottom portion 443 side along the rotation axis O1 as shown in FIG. ing.
  • the fastening portion 445 is formed to protrude inward from the inner peripheral surface 444 a of the inner annular convex portion 444 and is provided inside the outer peripheral surface 444 b of the inner annular convex portion 444 .
  • the diameter of the outer peripheral surface 444b of the inner annular convex portion 444 (the outer diameter D 1 of the inner annular convex portion 444) is the diameter of the inner peripheral surface 441b of the cylindrical portion 441 to which the stator 41 is fixed (the inner diameter D 2 of the cylindrical portion 441). formed smaller than A tip surface 444 c of the inner annular projection 444 is a plane perpendicular to the rotation axis O 1 of the output rotation shaft 43 .
  • the threaded hole 440 extends parallel to the rotation axis O1 .
  • the controller 30 is arranged above the lid 45 and integrated with the motor 4 .
  • the controller 30 includes a substrate 31 fixed to the lid 45 and a plurality of electronic components 32 mounted on the substrate 31 .
  • the plurality of electronic components 32 are, for example, switching elements such as power transistors, CPUs (arithmetic processing units), and the like.
  • the upper side of the substrate 31 is covered with a cover 33 attached to the lid 45 .
  • the controller 30 may be arranged between the stator 41 and the bottom portion 443 of the motor case 44 . Also, the controller 30 may be separate from the motor 4 .
  • the controller 30 supplies the windings 412 of the stator 41 with drive current having a magnitude corresponding to the steering torque and vehicle speed detected by the torque sensor 13 .
  • the drive current supplied by the controller 30 is a three-phase AC current that causes the stator 41 to generate a rotating magnetic field.
  • the rotor 42 rotates following the rotating magnetic field due to the attractive force and repulsive force acting between each tooth 411 and the magnet 422 .
  • the worm 51 is arranged coaxially with the output rotary shaft 43 of the motor 4 and is connected to the output rotary shaft 43 via a coupling 91 .
  • An output shaft 214 is inserted through the center of the worm wheel 52 , and relative rotation between the worm wheel 52 and the output shaft 214 is restricted by a key 92 .
  • the housing 6 includes a main body portion 61 that accommodates the worm wheel 52, a cylindrical portion 62 that accommodates the worm 51, a mounting portion 63 that faces the bottom portion 443 of the motor case 44, and an annular portion provided on the outer periphery of the mounting portion 63. and a supported portion 65 formed with a pair of tilt bolt insertion holes 650 through which tilt bolts (not shown) that serve as tilt centers during tilt adjustment are inserted.
  • a body portion 61 of the housing 6 is provided with a plurality of flange portions 611 having screw holes 610 into which bolts 93 (see FIG. 2) for fixing the sensor case 27 are screwed.
  • a pair of bearings 94 and 95 that rotatably support the worm 51 are accommodated in the tubular portion 62 .
  • the mounting portion 63 is shaped like a disk and protrudes in a direction perpendicular to the rotation axis O2 of the worm 51 from one end of the cylindrical portion 62 .
  • An upper surface 63a of the mounting portion 63 serves as a contact surface with which a distal end surface 444c of the inner annular convex portion 444 of the motor case 44 abuts.
  • the outer annular convex portion 64 protrudes upward from the upper surface 63 a of the mounting portion 63 .
  • the protrusion height of the outer annular projection 64 from the upper surface 63 a of the mounting portion 63 is set so that the tip surface 64 a of the outer annular projection 64 does not come into contact with the motor case 44 . That is, the height of the outer annular projection 64 from the mounting portion 63 is set smaller than the axial length of the inner annular projection 444 . As a result, when the motor case 44 is attached to the housing 6, a gap 300 of a predetermined value is created between the motor case 44 and the tip surface 64a of the outer annular protrusion 64 in the direction of the rotation axis O1 .
  • the motor 4 is attached to a housing 6 as an attached body by an attachment structure using bolts 7 as fastening members.
  • the bolt 7 has a threaded portion 71 having a male thread 711 and a head portion 72 having a larger diameter than the threaded portion 71 .
  • the mounting portion 63 of the housing 6 is formed with a plurality of bolt insertion holes 630 through which the threaded portions 71 of the bolts 7 are inserted.
  • the bolt insertion hole 630 penetrates the mounting portion 63 in parallel with the rotation axis O2 of the worm 51, and opens to the upper surface 63a of the mounting portion 63 and the lower surface 63b of the mounting portion 63 opposite to the upper surface 63a. .
  • the lower surface 63 b is part of the outer surface of the housing 6 .
  • the plurality of bolt insertion holes 630 are formed to appear circular.
  • a plurality of bolt insertion holes 630 may be formed like arcuate grooves or radially extending grooves.
  • the motor case 44 is fastened to the housing 6 with three bolts 7 .
  • a bottom portion 443 of the motor case 44 is provided with three fastening portions 445 corresponding to the three bolts 7 along the circumferential direction of the inner annular convex portion 444 .
  • Each fastening portion 445 receives the bolt 7 by screwing the external thread 711 of the bolt 7 into the threaded hole 440 .
  • an axial force is generated in the bolt 7 and the motor case 44 is fastened to the housing 6 .
  • the mounting portion 63 of the housing 6 is formed with three bolt insertion holes 630 corresponding to the three bolts 7 along the circumferential direction of the outer annular convex portion 64 .
  • the threaded portion 71 of each bolt 7 is inserted into the bolt insertion hole 630 from the lower surface 63b side of the mounting portion 63 toward the upper surface 63a side and screwed into the screw hole 440 of the motor case 44 .
  • a head portion 72 of the bolt 7 contacts the lower surface 63 b of the mounting portion 63 .
  • a washer may be interposed between the head 72 and the lower surface 63b.
  • the motor case 44 and the housing 6 are positioned by fitting the inner annular protrusion 444 of the motor case 44 inside the outer annular protrusion 64 of the housing 6 .
  • the outer diameter of the inner annular protrusion 444 is slightly smaller than the diameter of the inner peripheral surface 64b of the outer annular protrusion 64 facing the outer peripheral surface 444b of the inner annular protrusion 444 (inner diameter of the outer annular protrusion 64). ing.
  • the inner annular protrusion 444 is fitted into the outer annular protrusion 64 so that the rotation axis O1 of the output rotary shaft 43 and the rotation axis O2 of the worm 51 are aligned.
  • the plurality of bolt insertion holes 630 of the housing 6 and the plurality of screw holes 440 of the motor case 44 can be easily communicated by relatively rotating the housing 6 and the motor 4 around the rotation axes O1 and O2 . can be done.
  • FIG. 9A and 9B are explanatory diagrams exaggeratingly showing expansion and contraction vibrations of the motor 4.
  • FIG. 9A shows a state in which the diameter of the cylindrical portion 441 of the stator 41 and the motor case 44 is expanded in the horizontal direction of the drawing and contracted in the vertical direction of the drawing
  • FIG. 9B shows the state in which the stator 41 and the motor case 44 are expanded in the vertical direction of the drawing. It shows a state in which the diameter is reduced in the horizontal direction of the drawing.
  • the arrow F1 indicates the attractive force that the teeth 411 of the stator 41 receive from the magnets 422
  • the arrow F2 indicates the repulsive force that the teeth 411 receive from the magnets 422.
  • FIGS. 9A and 9B A two-dot chain line shown in FIGS. 9A and 9B indicates the shape of the outer edge of the cylindrical portion 441 when current is not supplied to the winding 412 .
  • FIG. 10A is a sectional view of the motor case 44 taken along line CC of FIG. 9A.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view of the motor case 44 taken along line DD of FIG. 9B.
  • the stator 41 expands in the direction receiving the repulsive force from the magnet 422 and contracts in the direction receiving the attractive force.
  • the shape of the outer peripheral surface 441a of the cylindrical portion 441 of the motor case 44 expands and contracts in an elliptical shape with respect to the shape indicated by the two-dot chain line in FIGS. 9A and 9B.
  • the major axis direction and the minor axis direction of this elliptical shape rotate together with the rotor 42 about the rotation axis O1 .
  • the bottom portion 443 of the motor case 44 also bends as shown in FIGS. 10A and 10B. The bending of the bottom portion 443 is small on the central side near the holding hole 400 and large on the outer edge side.
  • the fastening portion 445 radially inward of the outer peripheral surface 441a of the cylindrical portion 441 corresponding to the outer peripheral side of the stator 41, the flexural vibration of the bottom portion 443 caused by the expansion/contraction vibration of the cylindrical portion 441 is prevented from occurring in the housing. 6 is suppressed.
  • the rigidity of the portion inside the outer peripheral surface 444b of the inner annular projection 444 of the bottom portion 443 is increased. Since the fastening portion 445 is provided at the portion where the cylindrical portion 441 expands and contracts, transmission of the expansion/contraction vibration of the cylindrical portion 441 to the housing 6 is further suppressed.
  • the tip surface 444c of the inner annular projection 444 of the motor case 44 contacts the upper surface 63a of the mounting portion 63 of the housing 6, the tip surface 64a of the outer annular projection 64 of the housing 6 does not contact the motor case 44. Due to the structure, transmission of the bending of the bottom portion 443 of the motor case 44 , which increases toward the outer edge side, to the housing 6 is suppressed.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a motor unit 3A of a steering device according to a comparative example.
  • This motor unit 3A is configured in the same manner as the motor unit 3 according to the above-described embodiment, except that the mounting structure of the motor 4A to the housing 6A is different.
  • the same reference numerals as in FIG. 3 denote the same components as those described in the above embodiment.
  • a motor case 44A of the motor 4A has a flat bottom portion 446 that protrudes radially inward from the end portion of the cylindrical portion 441, and a pair of flange portions 447 that are provided on the outer peripheral side of the bottom portion 446. ing.
  • the housing 6 ⁇ /b>A has a flat mounting portion 66 facing the bottom portion 446 and a pair of flange portions 67 provided on the outer periphery of the mounting portion 66 .
  • a pair of flange portions 447 of the motor case 44A are fastened by bolts 96 to the pair of flange portions 67 of the housing 6A, respectively.
  • FIG. 12 shows the center of the plate 84 of the bracket 8 when the capsule 85 is fixed to the fixed member and a predetermined drive current is supplied to the motor 4 in the steering device 1 using the motor unit 3 according to the above embodiment.
  • the magnitude of the displacement generated in the portion 840 (see FIG. 2), and the magnitude of the displacement generated in the central portion 840 of the plate 84 of the bracket 8 when the motor unit 3 is replaced with the motor unit 3A according to the comparative example. is a graph showing 12, the position of the central portion 840 of the plate 84 when no drive current is supplied to the stator 41 is used as a reference position, and the rotor 42 makes one rotation with respect to the stator 41. It shows the maximum amount of displacement from the reference position during the
  • the motor case 44 is attached to the housing 6 by the three bolts 7, for example, two bolts arranged symmetrically about the rotation axis O1 of the output rotation shaft 43 Compared to the case where the motor case 44 is attached to the housing 6 with the bolts 7, the effect of suppressing the transmission of vibration from the motor 4 to the housing 6 is enhanced. That is, when the motor case 44 is attached to the housing 6 by two bolts 7 arranged symmetrically with respect to the rotation axis O1 , the attractive force and repulsive force of the plurality of magnets 422 of the rotor 42 form an elliptical shape.
  • the bending of the bottom portion 443 of the motor case 44 increases at the two fastening portions 445, and the motor 4 moves from the motor 4 to the housing 6 due to vibration. Easy to transmit displacement.
  • three fastening portions 445 are provided along the circumferential direction of the inner annular protrusion 444, so that the phase of bending of the bottom portion 443 of the motor case 44 and the phase of the fastening portions 445 , the transmission of vibration from the motor 4 to the housing 6 can be suppressed.
  • the motor 4 can be moved from the motor 4 to the housing 6. vibration transmission can be suppressed.
  • one of the three fastening portions 445 shown in FIG. 7 may be omitted, and the motor case 44 may be constructed as shown in FIG.
  • one fastening portion 445 is rotated by a predetermined angle ⁇ from a position P that is symmetrical with respect to the other fastening portion 445 across the rotation axis O1 in the circumferential direction of the inner annular convex portion 444. It is set in a position shifted to the In this case also, vibration transmission from the motor 4 to the housing 6 can be suppressed compared to the case where the two fastening portions 445 are provided at symmetrical positions with respect to the rotation axis O1 .
  • fastening portions 445 may be provided along the circumferential direction of the inner annular convex portion 444 . That is, the number of fastening portions 445 is desirably two or more, and more desirably three or more.
  • the vibration mode of the side surfaces of the stator 41 and the motor case 44 due to the expansion/contraction vibration generated by the motor 4 is not an elliptical shape but a triangular or larger N-sided shape (N is a natural number of 3 or more)
  • the circumference of the fastening portion 445 Vibration transmission from the motor 4 to the housing 6 can be suppressed by arranging the directions slightly shifted from the angular pitch obtained by dividing 360 degrees by N.
  • the configuration of the steering device is not limited to the column-assist type.
  • two pinion gear shafts are meshed with a rack shaft, one pinion gear shaft is connected to a steering wheel via a universal joint or the like, and a dual pinion type one in which a steering assist force is applied to the other pinion gear shaft, or a rack
  • Various known types of steering such as a rack parallel type in which a motor is arranged in parallel with a shaft and the torque of the motor is applied to the rack shaft as an axial steering assist force via a belt and ball screw mechanism. It is possible to apply the present invention to the device.
  • the bolt 7 having the threaded portion 71 and the head portion 72 is used as the fastening member. It may be used as a fastening member in combination with a nut. A rivet may also be used as the fastening member.
  • the present invention can be applied not only to steering devices but also to various mechanical devices such as industrial machines equipped with motors, and in particular to mechanical devices such as semiconductor manufacturing equipment that require a high degree of low vibration. can be suitably applied to

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

【課題】締結部材によってモータケースを被取付体に取り付けることによりモータの支持剛性を保持しつつも、モータで発生する振動が被取付体に伝達されることを抑制することが可能なモータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置を提供する。 【解決手段】ステータ４１及びロータ４２がモータケース４４に収容されたモータ４のモータケース４４をボルト７によって被取付体としてのハウジング６に取り付ける。モータケース４４は、ステータ４１を収容する円筒部４４１と、円筒部４４１の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部４４３とを有する。底部４４３には、ボルト７を受容する締結部４４５を、円筒部４４１の外周面４４１ａよりも内側に設ける。

Description

モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置
　本発明は、モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置に関する。
　従来、モータによって操舵補助力を発生させる車両用の電動パワーステアリング装置が知られている。本出願人は、モータで発生する振動が被取付体としてのハウジングに伝達されることを抑制するための構造を備えた特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置を提案している。
　特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置のモータは、ロータ及びステータと、ロータと共に回転する出力軸と、ロータ及びステータを収容するモータケースとを有している。モータケースは、ウォーム減速機構を収容するハウジングに取り付けられており、モータの出力軸がウォーム減速機構の入力ギヤであるウォームに連結されている。ウォーム減速機構によって増幅されたモータのトルクは、操舵補助力としてステアリングシャフトに付与される。
　モータケースは、有底円筒状に形成されたケース本体、及びケース本体に固定されたプレートによって構成されている。ケース本体は、ステータが内周面に固定される円筒状の筒状部と、筒状部の一方の端部から径方向内側に延出された円環状の底部とを一体に有している。底部には、出力軸を支持する軸受を収容する収容部が設けられている。プレートは、ケース本体の底部に対向するベース部と、ベース部の外周縁から径方向外側に延出された一対の取付部とを一体に有している。ベース部には、ケース本体の底部に設けられた収容部の外周に圧入嵌合される嵌合部が設けられており、この嵌合部の圧入嵌合によってプレートがケース本体に固定されている。プレートの一対の取付部には、それぞれ貫通孔が形成されており、締結ボルトがこの貫通孔を介してハウジングに形成されたボルト孔に螺合している。ベース部における嵌合部の外周側の部分とケース本体の底部との間、及びベース部とハウジングとの間には、僅かな隙間が形成されている。
特開２０１２－０９０４９６号公報
　特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置によれば、ステータで発生する振動がモータケースのプレートによって緩和され、ハウジングに伝達される振動が抑制される。しかしながら、構造上、ハウジングに対するケース本体やステータの支持剛性が低くなってしまい、例えば車両走行時の前後左右及び上下方向のＧ（加速度）によって出力軸が傾きやすくなってしまう。
　そこで、本発明は、締結部材によってモータケースを被取付体に取り付けることによりモータの支持剛性を保持しつつも、モータで発生する振動が被取付体に伝達されることを抑制することが可能なモータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記の目的を達成するため、ステータ及びロータがモータケースに収容されたモータの前記モータケースを締結部材によって被取付体に取り付けるモータ取付構造であって、前記モータケースは、前記ステータを収容する円筒部と、前記円筒部の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部とを有し、前記底部に、前記締結部材を受容する締結部が設けられており、前記締結部が前記円筒部の外周面よりも内側に設けられている、モータ取付構造を提供する。
　また、本発明は、上記の目的を達成するため、ステータ、前記ステータの内側に配置されたロータ、前記ロータと一体に回転する出力回転軸、及び前記ステータを収容するモータケースを有するモータと、前記出力回転軸と連結されたウォーム、及び前記ウォームに噛み合うウォームホイールを有するウォーム減速機構と、前記ウォーム及び前記ウォームホイールを収容するハウジングと、前記モータケースと前記ハウジングとを締結する締結部材と、を備え、前記モータケースは、前記ステータを収容する円筒部と、前記円筒部の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部とを有し、前記底部に、前記締結部材を受容する締結部が設けられており、前記締結部が前記円筒部の外周面よりも内側に設けられている、モータユニットを提供する。
　また、本発明は、上記の目的を達成するため、車両の車幅方向に延在する転舵シャフトを軸方向に移動させて前記車両の転舵輪を転舵する車両用ステアリング装置であって、前記転舵シャフトを軸方向に移動させる移動力を発生する駆動源として、上記のモータユニットを用いる、車両用ステアリング装置を提供する。
　本発明に係るモータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置によれば、締結部材によってモータケースを被取付体に取り付けることによりモータの支持剛性を保持しつつも、モータで発生する振動が被取付体に伝達されることを抑制することが可能となる。
本発明の実施の形態に係るステアリング装置の構成例を示す模式図である。 ステアリング装置のコラムシャフト、コラムチューブ、センサケース、ブラケット、及びモータユニットを示す概略構成図である。 モータユニットの断面図である。 モータの断面図である。 モータケースを示す斜視図である。 ハウジングを示す斜視図である。 モータケースの外観図である。 ハウジングの外観図である。 モータの拡縮振動を誇張して示す説明図である。 モータの拡縮振動を誇張して示す説明図である。 図９ＡのＣ－Ｃ線断面におけるモータケースの断面図である。 図９ＢのＤ－Ｄ線断面におけるモータケースの断面図である。 従来例に係るステアリング装置のモータユニットを示す断面図である。 実施の形態及び比較例に係るモータユニットを用いたステアリング装置において、モータに所定の駆動電流を供給した際にブラケットに発生する変位量を示すグラフである。 変形例に係るモータケースの外観図である。
［実施の形態］
　本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
（電動パワーステアリング装置の構成）
　図１は、本発明の実施の形態に係る車両用のステアリング装置の構成例を示す模式図である。図１では、ステアリング装置を車両前方から見た状態を示しており、図１の左側が車両右側に、また図１の右側が車両左側に、それぞれ相当する。
　ステアリング装置１は、運転者が操舵操作するステアリングホイール１０に連結されるステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２の回転に伴う軸方向移動によって車両の転舵輪である左右の前輪１１を転舵させる転舵シャフトとしてのラックシャフト１２と、ステアリングホイール１０に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ１３と、検出された操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させるモータユニット３と、モータユニット３を制御するコントローラ３０とを備えている。
　ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１０が先端部に固定されたコラムシャフト２１と、ラックシャフト１２のラック歯１２１に噛み合うピニオン歯２３１を有するピニオンシャフト２３と、コラムシャフト２１とピニオンシャフト２３との間に介在する中間シャフト２２と、コラムシャフト２１と中間シャフト２２とを連結する自在継手２４と、中間シャフト２２とピニオンシャフト２３とを連結する自在継手２５とを有して構成されている。
　コラムシャフト２１は、テレスコピック調整可能にスプライン嵌合されたアッパシャフト２１１及びロアシャフト２１２と、ロアシャフト２１２の後端部に接続されたトーションバー２１３と、トーションバー２１３の後端部に接続されたアウトプットシャフト２１４とを有している。トーションバー２１３は、ステアリングホイール１０に付与される操舵トルクによって捩じれながらアウトプットシャフト２１４に操舵トルクを伝達する靭性を有している。トルクセンサ１３は、操舵トルクをトーションバー２１３の捩じれ量によって検出する。
　ラックシャフト１２は、筒状のラックハウジング１４に収容され、車幅方向に延在している。ラックシャフト１２の両端部には、それぞれボールジョイントソケット１５が固定され、これらのボールジョイントソケット１５によってラックシャフト１２に連結されたタイロッド１６が、図示しないナックルアームを介して左右の前輪１１を転舵させる。ボールジョイントソケット１５の外周側には、蛇腹状のゴムあるいは樹脂からなるベローズ１７が配置されている。
　ステアリングホイール１０が操舵操作されると、ステアリングホイール１０にコラムシャフト２１及び中間シャフト２２を介して連結されたピニオンシャフト２３が回転し、ピニオン歯２３１とラック歯１２１との噛み合いによってラックシャフト１２が軸方向に移動する。そして、このラックシャフト１２の軸方向移動により、タイロッド１６を介して左右の前輪１１が転舵される。
　モータユニット３は、コントローラ３０から駆動電流の供給を受けてトルクを発生するモータ４と、ウォーム５１及びウォームホイール５２を有するウォーム減速機構５と、ウォーム５１及びウォームホイール５２を収容するハウジング６と、モータ４をハウジング６に取り付けるための締結部材（後述）とを備えている。ウォーム５１は、モータ４のトルクによって回転する。ウォームホイール５２は、ウォーム５１に噛み合わされ、ウォーム５１よりも低い回転速度で回転する。
　ウォームホイール５２には、アウトプットシャフト２１４が固定されており、ウォーム減速機構５によって増幅されたモータ４のトルクが操舵補助力としてアウトプットシャフト２１４に伝達される。この操舵補助力は、中間シャフト２２を経てピニオンシャフト２３に伝達され、ラックシャフト１２を軸方向に移動させる移動力となる。つまり、ステアリング装置１は、ラックシャフト１２を軸方向に移動させる移動力を発生する駆動源として、モータユニット３を用いている。
　図２は、コラムシャフト２１、アッパシャフト２１１及びロアシャフト２１２が収容されたコラムチューブ２６、トルクセンサ１３を収容するセンサケース２７、コラムチューブ２６を車体に対して支持するブラケット８、及びモータユニット３を示す概略構成図である。コラムシャフト２１、コラムチューブ２６、センサケース２７、ブラケット８、及びモータユニット３は、ステアリングコラム装置２０を構成する。以下の説明において、「上方」及び「下方」とは、ステアリング装置１が車両に搭載された状態における鉛直方向の上下方向をいう。図２では、ステアリングコラム装置２０をコラムシャフト２１に対して垂直に、斜め上方から見た状態を示している。
　コラムチューブ２６は、アウタチューブ２６１とインナチューブ２６２とを有し、インナチューブ２６２におけるステアリングホイール１０側の一部がアウタチューブ２６１の内側に収容されている。インナチューブ２６２の後端部は、センサケース２７に嵌合固定されている。アッパシャフト２１１は、軸受２８によってアウタチューブ２６１に対して回転可能に支持されている。
　ブラケット８は、アウタチューブ２６１に固定された一対の固定板８１と、一対の固定板８１を車幅方向に挟持する一対の挟持板８２１及びアウタチューブ２６１の上方に配置された天板８２２を有する挟持部材８２と、挟持部材８２による固定板８１の挟持状態を解除するための操作レバー８３と、挟持部材８２の天板８２２に固定されて車幅方向に延在するプレート８４と、プレート８４の両端部に着脱可能に取付けられた一対のカプセル８５とを有している。一対のカプセル８５は、ボルト挿通孔８５０に挿通されるボルト（不図示）によって車体側に固定される。
　車両の運転者がステアリングホイール１０のチルト調整及びテレスコピック調整をする際は、操作レバー８３を操作して挟持部材８２による固定板８１の挟持状態を解除する。また、車両の衝突に起因する運転者のステアリングホイール１０への二次衝突が発生した際には、プレート８４が一対のカプセル８５から離脱して、一対の固定板８１及び挟持部材８２ならびにアウタチューブ２６１及びアッパシャフト２１１がステアリングホイール１０と共に車両前方側に移動する。
　図３は、モータユニット３の断面図である。図４は、モータ４の断面図である。モータ４は、コントローラ３０から供給される駆動電流によって磁界を発生させるステータ４１と、ステータ４１の内側に配置されたロータ４２と、ロータ４２と一体に回転する出力回転軸４３と、ステータ４１を収容する有底円筒状のモータケース４４と、モータケース４４の上方に配置されてモータケース４４の一端開口部４０を覆う蓋体４５と、第１及び第２の軸受４６，４７とを有している。
　ステータ４１は、図４に示すように、環状に配置された複数のティース４１１に巻線４１２を巻き付けて構成されている。本実施の形態では、１２個のティース４１１が環状に配置されている。ロータ４２は、ロータコア４２１と、ロータコア４２１に固定された複数の磁石４２２とを有している。本実施の形態では、ロータコア４２１の外周に１０個の磁石４２２が配置されている。複数のティース４１１及びロータコア４２１は、複数の電磁鋼板を積層して構成されている。
　出力回転軸４３は、ロータコア４２１の中心部に挿通され、ロータコア４２１から下方に突出した一方の端部が第１の軸受４６によって支持され、ロータコア４２１から上方に突出した他方の端部が第２の軸受４７によって支持されている。第１の軸受４６は、出力回転軸４３とモータケース４４との間に配置され、第２の軸受４７は、出力回転軸４３と蓋体４５との間に配置されている。第１及び第２の軸受４６，４７は、外輪４６１，４７１及び内輪４６２，４７２と、外輪４６１，４７１と内輪４６２，４７２との間に配置された複数の転動体４６３，４７３とを有している。
　図５は、モータケース４４を示す斜視図である。図６は、ハウジング６を示す斜視図である。図７は、モータケース４４を出力回転軸４３の回転軸線Ｏ１の方向から見た外観図である。図８は、ハウジング６をウォーム５１の回転軸線Ｏ２の方向から見た外観図である。図３では、図７に示すモータケース４４のＡ－Ａ線断面、及び図８に示すハウジング６のＢ－Ｂ線断面を示している。
　モータケース４４は、ダイキャスト成形されたアルミニウム合金からなり、ステータ４１を収容する円筒状の円筒部４４１と、蓋体４５を固定するための複数のフランジ部４４２と、円筒部４４１の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部４４３とを一体に有している。蓋体４５は、複数のフランジ部４４２に螺合する複数のボルト９０によってモータケース４４に固定されている。円筒部４４１の内側には、ステータ４１が固定されている。底部４４３の中心部には、第１の軸受４６の外輪４６１を保持する保持孔４００が底部４４３を貫通して形成されており、第１の軸受４６の内輪４６２に出力回転軸４３が挿通されている。
　底部４４３には、ハウジング６側に向かって下方に突出して形成された内側環状凸部４４４、及びねじ穴４４０が形成された複数の締結部４４５が設けられている。内側環状凸部４４４は、出力回転軸４３の回転軸線Ｏ１を中心とする円環状に形成されている。締結部４４５は、図７に示すようにモータケース４４を回転軸線Ｏ１に沿って底部４４３側から見た場合に、ステータ４１の外周側にあたる円筒部４４１の外周面４４１ａよりも内側に設けられている。また、締結部４４５は、内側環状凸部４４４の内周面４４４ａから内方に突出して形成されており、内側環状凸部４４４の外周面４４４ｂよりも内側に設けられている。
　内側環状凸部４４４の外周面４４４ｂの直径（内側環状凸部４４４の外径Ｄ１）は、ステータ４１が固定された円筒部４４１の内周面４４１ｂの直径（円筒部４４１の内径Ｄ２）よりも小さく形成されている。内側環状凸部４４４の先端面４４４ｃは、出力回転軸４３の回転軸線Ｏ１に対して垂直な平面となっている。ねじ穴４４０は、回転軸線Ｏ１と平行に延在している。
　本実施の形態では、コントローラ３０が蓋体４５の上方に配置され、モータ４と一体化されている。コントローラ３０は、蓋体４５に固定された基板３１、及び基板３１に実装された複数の電子部品３２によって構成されている。複数の電子部品３２は、例えばパワートランジスタ等のスイッチング素子やＣＰＵ（演算処理装置）等である。基板３１の上方は、蓋体４５に取り付けられたカバー３３に覆われている。なお、コントローラ３０をステータ４１とモータケース４４の底部４４３との間に配置してもよい。また、コントローラ３０がモータ４と別体であってもよい。
　コントローラ３０は、トルクセンサ１３によって検出された操舵トルクや車速に応じた大きさの駆動電流をステータ４１の巻線４１２に供給する。コントローラ３０が供給する駆動電流は、ステータ４１に回転磁界を発生させる三相交流電流である。ロータ４２は、各ティース４１１と磁石４２２との間に作用する引力及び斥力により、回転磁界に追従して回転する。
　ウォーム５１は、モータ４の出力回転軸４３と同軸上に並んで配置され、カップリング９１を介して出力回転軸４３に連結されている。ウォームホイール５２の中心部にはアウトプットシャフト２１４が挿通され、ウォームホイール５２とアウトプットシャフト２１４との相対回転がキー９２によって規制されている。
　ハウジング６は、ウォームホイール５２を収容する本体部６１と、ウォーム５１を収容する筒状部６２と、モータケース４４の底部４４３と対向する取付部６３と、取付部６３の外周に円環状に設けられた外側環状凸部６４と、チルト調整の際のチルト中心となるチルトボルト（不図示）が挿通される一対のチルトボルト挿通孔６５０が形成された被支持部６５とを一体に有している。ハウジング６の本体部６１には、センサケース２７を固定するためのボルト９３（図２参照）が螺合するねじ孔６１０が形成された複数のフランジ部６１１が設けられている。
　筒状部６２には、ウォーム５１を回転可能に支持する一対の軸受９４，９５が収容されている。取付部６３は、筒状部６２の上方にあたる一方の端部からウォーム５１の回転軸線Ｏ２に対して垂直な方向に張り出して、円盤状に形成されている。取付部６３の上面６３ａは、モータケース４４の内側環状凸部４４４の先端面４４４ｃが当接する当接面となっている。外側環状凸部６４は、取付部６３の上面６３ａよりも上方に突出している。取付部６３の上面６３ａからの外側環状凸部６４の突出高さは、外側環状凸部６４の先端面６４ａがモータケース４４に接しない寸法に設定されている。つまり、取付部６３からの外側環状凸部６４の高さは、内側環状凸部４４４の軸方向長さより小さく設定されている。その結果、モータケース４４をハウジング６に取り付けた状態では、外側環状凸部６４の先端面６４ａとモータケース４４との間に、回転軸線Ｏ１の方向に所定値の隙間３００が生じる。
　モータ４は、締結部材としてボルト７を用いた取付構造により、被取付体としてのハウジング６に取り付けられている。ボルト７は、雄ねじ７１１が形成されたねじ部７１と、ねじ部７１よりも大径の頭部７２とを有している。ハウジング６の取付部６３には、ボルト７のねじ部７１を挿通させる複数のボルト挿通孔６３０が形成されている。ボルト挿通孔６３０は、ウォーム５１の回転軸線Ｏ２と平行に取付部６３を貫通しており、取付部６３の上面６３ａ、及び上面６３ａの反対側の取付部６３の下面６３ｂに開口している。下面６３ｂは、ハウジング６の外面の一部である。なお、本実施の形態では、回転軸線Ｏ２と平行に取付部６３を見た場合に複数のボルト挿通孔６３０がそれぞれ円形に見えるように形成されているが、回転軸線Ｏ２を中心とする円弧状の溝もしくは放射状に延在する溝のように複数のボルト挿通孔６３０を形成してもよい。
　本実施の形態では、三本のボルト７によってモータケース４４がハウジング６に締結されている。モータケース４４の底部４４３には、内側環状凸部４４４の周方向に沿って、三本のボルト７にそれぞれ対応する三つの締結部４４５が設けられている。それぞれの締結部４４５は、ねじ穴４４０にボルト７の雄ねじ７１１が螺合することにより、ボルト７を受容する。ボルト７を締め付けることによりボルト７に軸力が発生し、モータケース４４がハウジング６に締結される。
　ハウジング６の取付部６３には、外側環状凸部６４の周方向に沿って、三本のボルト７にそれぞれ対応する三つのボルト挿通孔６３０が形成されている。それぞれのボルト７のねじ部７１は、取付部６３の下面６３ｂ側から上面６３ａ側に向かってボルト挿通孔６３０に挿入され、モータケース４４のねじ穴４４０に螺合する。ボルト７の頭部７２は、取付部６３の下面６３ｂに当接する。なお、頭部７２と下面６３ｂとの間にワッシャを挟んでもよい。
　モータケース４４とハウジング６とは、ハウジング６の外側環状凸部６４の内側にモータケース４４の内側環状凸部４４４が嵌合することにより位置決めされる。内側環状凸部４４４の外径は、内側環状凸部４４４の外周面４４４ｂに対向する外側環状凸部６４の内周面６４ｂの直径（外側環状凸部６４の内径）よりも僅かに小さく形成されている。ハウジング６にモータ４を取り付ける際には、外側環状凸部６４に内側環状凸部４４４を嵌合させて出力回転軸４３の回転軸線Ｏ１とウォーム５１の回転軸線Ｏ２とを一致させた後、ハウジング６とモータ４とを回転軸線Ｏ１，Ｏ２を中心として相対回転させることにより、ハウジング６の複数のボルト挿通孔６３０とモータケース４４の複数のねじ穴４４０とを容易に連通させることができる。
　次に、ロータ４２が回転することによりモータ４に発生する拡縮振動、及びこの拡縮振動がハウジング６に伝達されることを抑制する上記の取付構造の作用について、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、及び図１０Ｂを参照して説明する。
　図９Ａ及び図９Ｂは、モータ４の拡縮振動を誇張して示す説明図である。図９Ａでは、ステータ４１及びモータケース４４の円筒部４４１が図面左右方向に拡径して図面上下方向に縮径した状態を示し、図９Ｂでは、ステータ４１及びモータケース４４が図面上下方向に拡径して図面左右方向に縮径した状態を示している。また、図９Ａ及び図９Ｂでは、ステータ４１のティース４１１が磁石４２２から受ける引力を矢印Ｆ１で示し、ティース４１１が磁石４２２から受ける斥力を矢印Ｆ２で示している。図９Ａ及び図９Ｂに示す二点鎖線は、巻線４１２に電流が供給されていない非通電時における円筒部４４１の外縁の形状を示している。図１０Ａは、図９ＡのＣ－Ｃ線断面におけるモータケース４４の断面図である。図１０Ｂは、図９ＢのＤ－Ｄ線断面におけるモータケース４４の断面図である。
　ステータ４１は、磁石４２２から斥力を受けた方向に拡径し、引力を受けた方向に収径する。これにより、モータケース４４の円筒部４４１の外周面４４１ａの形状が、図９Ａ及び図９Ｂに二点鎖線で形状に対して楕円形状に拡縮する。この楕円形状の長径方向及び短径方向は、ロータ４２と共に回転軸線Ｏ１を中心として回転する。円筒部４４１の拡縮に伴い、モータケース４４の底部４４３にも、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように撓みが発生する。この底部４４３の撓みは、保持孔４００に近い中心部側で小さく、外縁側では大きくなる。
　このような円筒部４４１の拡縮振動がモータケース４４からハウジング６に伝わり、さらにハウジング６からセンサケース２７を経てコラムチューブ２６やブラケット８に伝わると、この振動によって発生する音が運転者や同乗者に異音として聴覚され、不快感を与えるおそれがある。また、拡縮振動の振幅が大きい場合には、コラムチューブ２６から軸受２８を経てアッパシャフト２１１やステアリングホイール１０に振動が伝わってしまうおそれもある。
　本実施の形態では、ステータ４１の外周側にあたる円筒部４４１の外周面４４１ａよりも径方向の内側に締結部４４５を設けることにより、円筒部４４１の拡縮振動に起因する底部４４３の撓み振動がハウジング６に伝達されることを抑制している。また、本実施の形態では、底部４４３の内側環状凸部４４４の補強効果により、底部４４３における内側環状凸部４４４の外周面４４４ｂよりも内側の部分の剛性が高められており、この剛性が高められた部分に締結部４４５が設けられていることにより、さらに円筒部４４１の拡縮振動がハウジング６に伝達されることが抑制されている。
　また、モータケース４４の内側環状凸部４４４の先端面４４４ｃがハウジング６の取付部６３の上面６３ａに当接する一方で、ハウジング６の外側環状凸部６４の先端面６４ａがモータケース４４に接しない構造により、外縁側ほど大きいモータケース４４の底部４４３の撓みがハウジング６に伝達されることを抑制している。
　図１１は、比較例に係るステアリング装置のモータユニット３Ａを示す断面図である。このモータユニット３Ａは、モータ４Ａのハウジング６Ａへの取付構造が異なる他は、上記の実施の形態に係るモータユニット３と同様に構成されている。図１１において、上記の実施の形態において説明したものと共通する構成要素については図３に付したものと同一の符号を付している。
　モータ４Ａのモータケース４４Ａは、円筒部４４１の端部から径方向内側に突出するように設けられた平板状の底部４４６、及び底部４４６の外周側に設けられた一対のフランジ部４４７を有している。ハウジング６Ａは、底部４４６と対向する平板状の取付部６６、及び取付部６６の外周に設けられた一対のフランジ部６７を有している。そして、モータケース４４Ａの一対のフランジ部４４７がハウジング６Ａの一対のフランジ部６７のそれぞれにボルト９６によって締結されている。
　図１２は、上記の実施の形態に係るモータユニット３を用いたステアリング装置１において、カプセル８５を固定部材に固定してモータ４に所定の駆動電流を供給した際にブラケット８のプレート８４の中央部８４０（図２参照）に発生する変位量の大きさ、及びモータユニット３を比較例に係るモータユニット３Ａに置き換えた際にブラケット８のプレート８４の中央部８４０に発生する変位量の大きさを示すグラフである。なお、図１２に示す変位量の大きさは、ステータ４１に駆動電流が供給されていない非通電時におけるプレート８４の中央部８４０の位置を基準位置とし、ロータ４２がステータ４１に対して１回転する間の基準位置からの変位量の最大値を示している。
　モータ４，４Ａで発生する拡縮振動がハウジング６からセンサケース２７及びコラムチューブ２６を経てブラケット８に伝わると、ブラケット８の各構成部材に弾性変形が発生し、プレート８４の中央部８４０の位置が基準位置から変位する。図１２に示すように、上記の実施の形態に係るモータユニット３を用いた場合には、比較例に係るモータユニット３Ａを用いた場合に比較して、ブラケット８のプレート８４に発生する変位量が１０分の１程度に抑制されている。このことは、本実施の形態ではモータ４からハウジング６へ伝達される振動が大きく抑制されることを示している。
（実施の形態の効果）
　以上説明したように、上記の実施の形態に係るモータユニット３、及びこれを用いたステアリング装置１によれば、モータ４で発生する拡縮振動がハウジング６に伝達されることを抑制することが可能となる。これにより、モータ４の拡縮振動によって発生する音が運転者や同乗者に異音として聴覚されて不快感を与えることを抑制することができる。また、複数のボルト７によってモータケース４４をハウジング６に取り付けることにより、ハウジング６に対するモータ４の支持剛性が確保される。
　上記の実施の形態によれば、三つのボルト７によってモータケース４４がハウジング６に取り付けられているので、例えば出力回転軸４３の回転軸線Ｏ１を中心として対称となる位置に配置された二つのボルト７によってモータケース４４をハウジング６に取り付ける場合に比較して、モータ４からハウジング６へ振動伝達の抑制効果が高くなる。つまり、回転軸線Ｏ１を挟んで対称となる位置に配置された二つのボルト７によってモータケース４４をハウジング６に取り付けた場合には、ロータ４２の複数の磁石４２２の引力及び斥力によって楕円形状となった円筒部４４１の長径方向と二つのボルト７の並び方向とが一致したタイミングでモータケース４４の底部４４３の撓みが二つの締結部４４５で揃って大きくなり、モータ４からハウジング６へ振動による変位が伝わりやすい。一方、本実施の形態によれは、内側環状凸部４４４の周方向に沿って三つの締結部４４５が設けられていることにより、モータケース４４の底部４４３の撓みの位相と締結部４４５の位相とをずらして、モータ４からハウジング６への振動伝達を抑制できる。
　また、二つの締結部４４５を二つのボルト７で固定する形態においても、二つの締結部４４５を回転軸線Ｏ１を挟んで対称となる位置から所定角度だけずらすことにより、モータ４からハウジング６への振動伝達を抑制することができる。例えば、図７に示す三つの締結部４４５の一つを省略し、図１３に示すようにモータケース４４を構成してもよい。図１３に示す二つの締結部４４５は、一方の締結部４４５が他方の締結部４４５に対して回転軸線Ｏ１を挟んで対称となる位置Ｐから所定角度θだけ内側環状凸部４４４の周方向にずれた位置に設けられている。この場合においても、二つの締結部４４５を回転軸線Ｏ１を挟んで対称となる位置に設けた場合に比較して、モータ４からハウジング６への振動伝達を抑制することができる。
　なお、内側環状凸部４４４の周方向に沿って四つあるいはそれ以上の締結部４４５を設けてもよい。すなわち、締結部４４５の数は、二つ以上が望ましく、三つ以上であることがより望ましい。また、モータ４で発生する拡縮振動によるステータ４１およびモータケース４４の側面の振動モードが、楕円形状ではなく三角形以上のＮ角形状（Ｎは３以上の自然数）になる場合、締結部４４５の周方向の配置を３６０度をＮで割った角度ピッチから幾分ずらして配置することにより、モータ４からハウジング６への振動伝達を抑制できる。
（付記）
　以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。またさらに、例えば下記のように変形することも可能である。
　上記の実施の形態では、コラムシャフト２１に操舵補助力を付与するコラムアシスト式のステアリング装置１に本発明を適用した場合について説明したが、ステアリング装置の構成としてはコラムアシスト式のものに限らず、例えばラックシャフトに二つのピニオンギヤシャフトを噛み合わせ、一方のピニオンギヤシャフトをステアリングホイールに自在継手等を介して連結すると共に、他方のピニオンギヤシャフトに操舵補助力を付与するデュアルピニオン式のものや、ラックシャフトと平行にモータを配置し、ベルト及びボールねじ機構を介してモータのトルクを軸方向の操舵補助力としてラックシャフトに付与するラックパラレル式のもの等、公知となっている様々な形式のステアリング装置に本発明を適用することが可能である。
　また、上記の実施の形態では、締結部材としてねじ部７１及び頭部７２を有するボルト７を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば両端部に雄ねじを有するスタットボルトをモータケース４４に螺合し、ナットと組み合わせて締結部材として用いてもよい。また、締結部材としてリベットを用いてもよい。
　また、本発明を、人が操作に関与しなくても自律走行が可能な自動運転車のステアリング装置に適用することも可能である。またさらに、ステアリング装置に限らず、モータを備えた産業機械等の様々な機械装置に本発明を適用することも可能であり、特に半導体製造装置などの高度な低振動性が要求される機械装置に好適に適用することができる。
　１…ステアリング装置
　１１…前輪（転舵輪）
　１２…ラックシャフト（転舵シャフト）
　３…モータユニット
　４…モータ
　４１…ステータ
　４２…ロータ
　４３…出力回転軸
　４４…モータケース
　４４０…ねじ穴
　４４１…円筒部
　４４３…底部
　４４４…内側環状凸部
　４４４ｂ…外周面
　４４５…締結部
　５…ウォーム減速機構
　５１…ウォーム
　５２…ウォームホイール
　６…ハウジング
　６１…本体部
　６２…筒状部
　６３…取付部
　６３０…ボルト挿通孔
　６４…外側環状凸部
　７…ボルト（締結部材）

Claims (18)

  1. 　ステータ及びロータがモータケースに収容されたモータの前記モータケースを締結部材によって被取付体に取り付けるモータ取付構造であって、
    　前記モータケースは、前記ステータを収容する円筒部と、前記円筒部の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部とを有し、
    　前記底部に、前記締結部材を受容する締結部が設けられており、
    　前記締結部が前記円筒部の外周面よりも内側に設けられている、
    　モータ取付構造。
  2. 　前記被取付体は、前記締結部材を挿通させる挿通孔が形成された取付部を有する、
    　請求項１に記載のモータ取付構造。
  3. 　前記締結部材がボルトであり、
    　前記締結部に前記ボルトが螺合するねじ穴が形成されており、
    　前記ボルトが、前記取付部の前記挿通孔に挿通されて前記ねじ穴に螺合している、
    　請求項２に記載のモータ取付構造。
  4. 　前記被取付体に設けられた外側環状凸部の内側に前記モータケースの前記底部に設けられた内側環状凸部が嵌合し、
    　前記内側環状凸部の外周面よりも内側に前記締結部が設けられている、
    　請求項１又は２に記載のモータ取付構造。
  5. 　前記外側環状凸部の高さが前記内側環状凸部の軸方向長さより小さく設定されている、
    　請求項４に記載のモータ取付構造。
  6. 　前記内側環状凸部の周方向に沿って二つ以上の前記締結部が設けられている、
    　請求項４に記載のモータ取付構造。
  7. 　前記底部に二つの前記締結部が設けられており、当該二つの前記締結部が前記モータの回転軸線を挟んで対称となる位置から所定角度だけずらして設けられている、
    　請求項６に記載のモータ取付構造。
  8. 　前記モータに発生する拡縮振動による前記ステータ及び前記モータケースの前記円筒部の振動モードが楕円形状ではなく三角形以上のＮ角形状（Ｎは３以上の自然数）になる場合、前記二つ以上の前記締結部が前記周方向に沿って３６０度をＮで割った角度ピッチからそれぞれ所定角度だけずらして配置されている、
    　請求項７に記載のモータ取付構造。
  9. 　ステータ、前記ステータの内側に配置されたロータ、前記ロータと一体に回転する出力回転軸、及び前記ステータを収容するモータケースを有するモータと、
    　前記出力回転軸と連結されたウォーム、及び前記ウォームに噛み合うウォームホイールを有するウォーム減速機構と、
    　前記ウォーム及び前記ウォームホイールを収容するハウジングと、
    　前記モータケースと前記ハウジングとを締結する締結部材と、を備え、
    　前記モータケースは、前記ステータを収容する円筒部と、前記円筒部の一方の端部から径方向内側に突出するように設けられた底部とを有し、
    　前記底部に、前記締結部材を受容する締結部が設けられており、
    　前記締結部が前記円筒部の外周面よりも内側に設けられている、
    　モータユニット。
  10. 　前記ハウジングは、前記締結部材を挿通させる挿通孔が形成された取付部を有し、
    　前記取付部が前記モータケースの前記底部と対向している、
    　請求項９に記載のモータユニット。
  11. 　前記締結部材がボルトであり、
    　前記締結部に前記ボルトが螺合するねじ穴が形成されており、
    　前記ボルトが、前記取付部の前記挿通孔に挿通されて前記ねじ穴に螺合している、
    　請求項１０に記載のモータユニット。
  12. 　前記ハウジングは、前記ウォームホイールを収容する本体部と、前記ウォームを収容する筒状部とを有し、前記取付部が前記筒状部の一方の端部から前記ウォームの回転軸線に対して垂直な方向に張り出して形成されている、
    　請求項１０に記載のモータユニット。
  13. 　前記ハウジングに設けられた外側環状凸部の内側に前記モータケースの前記底部に設けられた内側環状凸部が嵌合しており、
    　前記内側環状凸部の外周面よりも内側に前記締結部が設けられている、
    　請求項９乃至１２の何れか１項に記載のモータユニット。
  14. 　前記外側環状凸部の高さが前記内側環状凸部の軸方向長さより小さく設定されている、
    　請求項１３に記載のモータユニット。
  15. 　前記内側環状凸部の周方向に沿って二つ以上の前記締結部が設けられている、
    　請求項１３に記載のモータユニット。
  16. 　前記底部に二つの前記締結部が設けられており、当該二つの前記締結部が前記モータの回転軸線を挟んで対称となる位置から所定角度だけずらして設けられている、
    　請求項１５に記載のモータユニット。
  17. 　前記モータに発生する拡縮振動による前記ステータ及び前記モータケースの前記円筒部の振動モードが楕円形状ではなく三角形以上のＮ角形状（Ｎは３以上の自然数）になる場合、前記二つ以上の前記締結部が前記周方向に沿って３６０度をＮで割った角度ピッチからそれぞれ所定角度だけずらして配置されている、
    　請求項１６に記載のモータユニット。
  18. 　車両の車幅方向に延在する転舵シャフトを軸方向に移動させて前記車両の転舵輪を転舵する車両用ステアリング装置であって、
    　前記転舵シャフトを軸方向に移動させる移動力を発生する駆動源として、請求項９に記載のモータユニットを用いる、
    　車両用ステアリング装置。
PCT/JP2021/041417 2021-11-10 2021-11-10 モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置 WO2023084654A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180104013.1A CN118216068A (zh) 2021-11-10 2021-11-10 马达安装构造、马达单元以及车用转向装置
PCT/JP2021/041417 WO2023084654A1 (ja) 2021-11-10 2021-11-10 モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/041417 WO2023084654A1 (ja) 2021-11-10 2021-11-10 モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023084654A1 true WO2023084654A1 (ja) 2023-05-19

Family

ID=86335348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/041417 WO2023084654A1 (ja) 2021-11-10 2021-11-10 モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118216068A (ja)
WO (1) WO2023084654A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009213197A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Nsk Ltd ブラシレスモータ及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP2012090495A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Jtekt Corp モータ及び電動パワーステアリング装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009213197A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Nsk Ltd ブラシレスモータ及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP2012090495A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Jtekt Corp モータ及び電動パワーステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN118216068A (zh) 2024-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8327971B2 (en) Reducer of electric power steering apparatus
US10780912B2 (en) Steering device
JP2009106125A (ja) モータの回転角検出装置
JP2017109654A (ja) ステアリング装置
JP2012090495A (ja) モータ及び電動パワーステアリング装置
JP5326765B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
WO2023084654A1 (ja) モータ取付構造、モータユニット、及び車両用ステアリング装置
JP2004314854A (ja) 車両用操舵装置
JP2019006269A (ja) ステアリング装置
JP2014234920A (ja) モータ
JP2009074623A (ja) ボールねじ装置および電動パワーステアリング装置
JP2007190969A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2008100640A (ja) 電動式パワーステアリング装置
JP3829045B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2008307911A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2010089631A (ja) ギヤ機構付電動モータ及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP2007137251A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP6252131B2 (ja) 電動モータ及び電動パワーステアリング装置
US20130026869A1 (en) EPS Motor
WO2023157961A1 (ja) ステアリング装置
JP6589390B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2009292433A (ja) 車両の後輪操舵装置
JP3841605B2 (ja) 動力舵取装置
JP2009293789A (ja) スタビライザ制御装置
JP2010144825A (ja) 車両用操舵装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21963483

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023559271

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18700176

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2021963483

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021963483

Country of ref document: EP

Effective date: 20240610