(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
該ステータの開口部に固定されるフランジと、
前記ステータの内部に設けられ、内部にロータコアを有するロータと、
前記ロータコアを有するロータシャフトと、
該ロータシャフトに接続されるモータ出力シャフトと、
前記フランジ内に収容されており、前記モータ出力シャフトの一部を軸支する出力軸側ベアリングと、
を備え、
前記モータ出力シャフトには前記出力軸側ベアリングに圧入される、当該モータ出力シャフトの軸径よりも小径の圧入部が形成され、
該圧入部が、当該モータの内部にて前記ロータシャフトに結合する、モータ。
【請求項２】
前記圧入部は、当該モータ出力シャフトから前記ロータシャフト側へ延伸するボスを含む、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記モータ出力シャフトが、モータ減速機構と結合するスプラインシャフトである、請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
ブラシモータである、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項５】
ステアリングに対して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から４のいずれか一項に記載のモータを有する、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及び電動パワーステアリング装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、モータの出力軸と減速機構との結合部の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用操舵系において、電動式のパワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric 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。
【０００３】
このような電動モータにおいては、従来、モータ出力シャフト（の例えばスプライン部）をベアリングに圧入するため、スプライン径より大きい内輪径を有するベアリングを使用する必要がある（例えば特許文献１参照）。この場合、リヤベアリングより大きくコストの高い部品を使用する必要がある（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１６６１号公報
【特許文献２】特許第３９５５８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような構造では、モータの外側にボスとシャフトの結合部を設ける必要があるため、減速機構との結合部分の長さ分、モータエンドが離れる。そうすると、当該モータを電動パワーステアリング装置で使用する場合に搭載性が悪化し、また、モータ出力シャフトの振れも大きくなってしまい、電動パワーステアリング装置用としては好ましくない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、軸長を低減してモータの電動パワーステアリング装置等への搭載性を改善し、モータ出力シャフトの振れを改善し、尚かつコスト低減を可能としたモ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明者は種々の検討を行い、かかる課題の解決に結び付く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、ロータコアを有するロータシャフトと、該ロータシャフトに接続されるモータ出力シャフトと、該モータ出力シャフトの一部を軸支する出力軸側ベアリングと、を備え、モータ出力シャフトには出力軸側ベアリングに圧入される、当該モータ出力シャフトの軸径よりも小径の圧入部が形成され、該圧入部が、当該モータの内部にてロータシャフトに結合する、というものである。
【０００８】
本発明にかかるモータにおいては、例えば減速機構と結合するモータ出力シャフト（例えばスプライン）がモータ内部にてロータシャフトと結合している。このモータによれば、従来構造のようにモータの外側（ベアリングの軸方向外側）で結合していた結合部分の寸法を短縮できるので、減速機構とモータ軸の長さを低減することができる。このため、当該モータの電動パワーステアリング装置などへの搭載性（搭載しやすさ）が改善する。
【０００９】
また、本発明にかかるモータにおいては、モータ出力シャフトの圧入部が出力軸側ベアリングに圧入される構造であることから、当該出力軸側ベアリングに圧入されるモータ出力シャフト（例えばスプライン）の軸長を短くすることができる。すなわち、従来構造では、ロータ側のスプラインとメス（またはオス）のボスをベアリングからみてモータ外側となる側（一例として、左側）にて圧入する構造となっており、ボス／スプラインとシャフトスプライン部の嵌合部のすべてがベアリングの左側に位置するのに対し、本発明では、嵌合部の一部がベアリングの近傍に位置するため、モータ出力シャフトの軸長をそのぶん短くすることができる。これによれば、モータ出力シャフトの振れ精度を改善し、当該モータの作動音をより良好なものとすることが可能である。
【００１０】
また、従来のようなスプライン結合の場合（例えば、出力軸の途中にスプラインが介在している場合）には、スプラインの外径より大きい内輪径をもつベアリングをモータの出力側に設ける必要があったのに対し、本発明にかかるモータにおいては、当該モータ出力シャフトの軸径よりも小径の圧入部を採用しているため、出力軸側のベアリングの型番を小さくできる。したがって、従来構造のモータよりもさらにコストを低減することが可能となる。
【００１１】
圧入部は、当該モータ出力シャフトからロータシャフト側へ延伸するボスを含むことが好ましい。
【００１２】
また、モータ出力シャフトが、モータ減速機構と結合するスプラインシャフトであることも好ましい。
【００１３】
上述したモータは、ブラシモータであってもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる電動パワーステアリング装置は、ステアリングに対して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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸長を低減してモータの電動パワーステアリング装置等への搭載性を改善し、モータ出力シャフトの振れを改善し、尚かつコスト低減をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電動パワーステアリング装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】ウォーム減速機構の構成の概略を示す電動パワーステアリング装置の軸（ステアリングシャフト）方向から見た図である。
【図３】電動モータの構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図４】ロータシャフトの凹部にスプラインシャフトのボスを圧入して結合させる前の状態を示す図である。
【図５】ロータシャフトの凹部にスプラインシャフトのボスを圧入して結合させた後の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す電動モータの縦断面図である。
【図７】図６に示した電動モータの軸方向から見た側面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の一例を示す電動モータの縦断面図である。
【図９】図８に示した電動モータの軸方向から見た側面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の他の例を示す電動モータの縦断面図である。
【図１１】図１０に示した電動モータの軸方向から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実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。
【００１８】
電動パワーステアリング装置１は、例えばコラムタイプのものであり、車両のステアリングホイール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。
【００１９】
ステアリングシャフト１０は、ステアリング入力軸１０ａとステアリング出力軸１０ｂ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２１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。
【００２０】
ウォーム減速機構１３は、ステアリング出力軸１０ｂに取り付けられたウォームホイール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の後述するスプラインシャフト（モータ出力シャフト）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が受けたスプラインシャフト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。
【００２１】
図１に示すようにステアリング出力軸１０ｂとラック・ピニオン運動変換機構１１とは、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。
【００２２】
電動モータ１２により出力された回転力は、ウォーム減速機構１３を介して、補助操舵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。
【００２３】
次に、上述の電動モータ１２の構成について説明する。電動モータ１２は、例えば図３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、ロータシャフト（回転軸）５５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。
【００２４】
ステータ５４は、一体、分割、焼結コアのいずれかで構成される筒形状のステータコア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。
【００２５】
また、本実施形態のように電動パワーステアリング装置１に用いられる電動モータ１２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ＴＩＧ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。
【００２６】
また、本実施形態の電動モータ１２は３相モータであることから、３ｎ個のステータコア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。
【００２７】
フランジ５１は、ステータ５４側の開口部側に、ステータケース１５が圧入、接着、か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（出力軸側ベアリング）７１が収容されている。
【００２８】
ロータ５３は、ステータ５４の内側に設置されている。ロータ５３は、内部にロータコアを有し、その軸心にはロータシャフト５５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。ロータコアはロータシャフト５５が圧入され、あるいはロータシャフト５５と一体成形されている。ロータシャフト５５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。
【００２９】
ロータシャフト５５のリア側は、ベアリング７０により支持されている。ロータシャフト５５のフロント側は、スプラインシャフト５２のボス５２ａが圧入されることによって当該スプラインシャフト５２と結合している。スプラインシャフト５２のフロント側の先端は、上述のウォーム減速機構１３のウォーム３１と同軸上で連結されている。
【００３０】
スプラインシャフト５２およびロータシャフト５５の、ベアリング７１よりもリア側には、回転位置検出センサ８０が設けられている。回転位置検出センサ８０は、ロータシャフト５５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にネジ８５で固定されたレゾルバホルダ８３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。
【００３１】
スプラインシャフト５２のリア側のボス（スプライン部５２ｂからモータ内側に延伸された嵌合部）５２ａは、ロータ５３を直接または間接的に軸支するフロント側のベアリング（出力軸側ベアリング）７１に圧入（リアベアリングハウジングの外輪保持構造の場合、内径は隙間設定）され、さらにロータシャフト５５の凹部５５ａに圧入固定（嵌合）されて結合される（図４、図５参照）。ベアリング７１に圧入される部分（ボス５２ａ）は、スプラインシャフト５２の他の部分（例えば、ウォーム３１とスプライン構造で結合するためのスプライン部５２ｂ）の軸径よりも小径となっている。ボス５２ａにスプラインが形成されていてもよい。
【００３２】
図３に示すようにステータ５４のフロント側には、ステータ５４のコイル６２に電気的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。
【００３３】
電動モータ１２の固定対象であるウォーム減速機構１３のハウジング３２と、フランジ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。
【００３４】
本実施形態の電動モータ１２においては、ウォーム減速機構１３と結合するスプラインシャフト５２が当該電動モータ１２の内部にてロータシャフト５５と結合している。このため、従来構造のようにモータの外側（ベアリングよりも軸方向外側）で結合していた場合の結合部分の寸法を短縮できるので、ウォーム減速機構１３とモータ軸の長さ（ウォーム１３、スプラインシャフト５２、ロータシャフト５５等の長さ）を低減することができる。
【００３５】
また、本実施形態の電動モータ１２においては、スプラインシャフト５２のボス（圧入部）５２ａがベアリング７１に圧入される構造であることから、当該スプラインシャフト５２の軸長を短くすることができる。すなわち、従来構造では、ロータ側のスプラインとメス（またはオス）のボスをベアリングからみてモータ外側となる側にて圧入する構造となっており、ボス／スプラインとシャフトスプライン部の嵌合部のすべてがベアリングの一方に位置する（ベアリングの外側において嵌合している）のに対し、本実施形態の電動モータ１２では、嵌合部の一部がベアリング７１の近傍に位置する（ベアリング７１の近傍において、スプラインシャフト５２のボス５２ａがロータシャフト５５のフロント側の凹部５５ａに圧入される）ため、スプラインシャフト５２の軸長をそのぶん短くすることができる。これによれば、スプラインシャフト５２の振れ精度を改善し、電動モータ１２の作動音をより良好なものとすることができる。
【００３６】
また、本実施形態の電動モータ１２においては、スプラインシャフト５２の軸径よりも小径のボス（圧入部）５２ａを採用しているため、出力軸側のベアリング７１の型番を小さくしてさらにコストを低減することが可能である。
【００３７】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるもので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。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
上述の実施形態では、スプラインシャフト（モータ出力シャフト）５２のフロント側端部がスプライン形状（スプライン部５２ｂ）であったが、本実施形態では、当該端部をメス構造としている（図６参照）。この場合、メス部５２ｃには、例えばスプライン構造とされたウォーム３１のリア側端部が圧入されるなどする。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
上述した実施形態では電動モータ１２の具体例を挙げていないが、当該電動モータ１２は例えばブラシレスモータ、ブラシモータ、サーボモータ等である。ここで、図８〜図１１に、本発明をブラシモータに適用した場合の例を示す。この場合、スプラインシャフト（モータ出力シャフト）５２のフロント側端部は、上述した第１の実施形態のようにスプライン形状（スプライン部５２ｂ）であってもよいし（図８、図９参照）、第２の実施形態のようにメス部５２ｃが形成されたメス構造であってもよい（図１０、図１１参照）。
【符号の説明】
【００４０】
１…電動パワーステアリング装置、１２…電動モータ（モータ）、１３…ウォーム減速機構（減速機構）、５２…スプラインシャフト（モータ出力シャフト）、５２ａ…ボス（圧入部）、５２ｂ…スプライン部、５５…ロータシャフト、７１…ベアリング（出力軸側ベアリング）
【図１】
0005510397.tif 000002
【図２】
0005510397.tif 000003
【図３】
0005510397.tif 000004
【図４】
0005510397.tif 000005
【図５】
0005510397.tif 000006
【図６】
0005510397.tif 000007
【図７】
0005510397.tif 000008
【図８】
0005510397.tif 000009
【図９】
0005510397.tif 000010
【図１０】
0005510397.tif 000011
【図１１】
0005510397.tif 000012