(57)【要約】【課題】  確実かつ強力に大きなトルクを操舵軸に伝達しうる状態で、電動モータで発生する振動の操舵軸側への伝達を効果的に遮断、抑制する。【解決手段】  操舵部材１の操作に応じて電動モータ５を駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータ５は、外周面に永久磁石５２Ｍが固着された円筒状のロータコア５２Ｃと、ロータコア５２Ｃの内径より小径の回転軸５２Ａとを備え、ロータコア５２Ｃと回転軸５２Ａとの間に、両者を回転方向に結合する緩衝部材５２Ｂが介装されている。【選択図】図１
2006203968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
上記電動モータは、永久磁石と、この永久磁石が外周面に固着された円筒状のロータコアと、ロータコアの内径より小径の回転軸と、ロータコアと回転軸との間に介装されて両者を回転方向に結合する緩衝部材とを備える、
ことを特徴と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、運転者により行われるステアリングホイール（ハンドル）等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構と、トルクセンサ等のセンサ信号に基づいて電動モータの駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えている。
【０００３】
減速機構は、例えば、駆動ギヤとしてのウォーム軸と、従動ギヤとしてのウォームホイールとからなり、ウォーム軸が電動モータの回転軸に連結され、ウォームホイールが操舵軸に嵌着されている。電動モータには、多くの場合、永久磁石でロータを構成した永久磁石モータが採用されている。
【０００４】
ところで、永久磁石モータでは、電流を流さない状態でも永久磁石の磁束が残り、これによって永久磁石とステータコアとの間にトルクの脈動（トルクリップル）が発生する。この脈動の周波数は、永久磁石の極数と、ステータ側の突極数との最小公倍数である。
【０００５】
上記のトルクリップルによる振動は、電動モータの回転軸から減速機構のギヤを介して操舵軸や、この操舵軸を回転可能に支持するハウジング、コラム等を介して車室内に伝播し、不快な騒音の原因になる。
【０００６】
これに対して、従来の電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転軸と、減速機構の駆動ギヤとを、弾性部材を含むジョイントで結合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、電動モータで発生する振動は、ジョイントに含まれる弾性部材の弾性により吸収され、操舵軸への伝達が遮断もしくは抑制される。
【０００７】
しかしながら、上記の構成では、ジョイントに含まれる弾性部材に負荷が集中することになり、電動モータの出力が大きくなれば、弾性部材が破損する等の不具合が生じるおそれがあり、強度や耐久性に問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１４９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、電動モータで発生する振動の操舵軸側への伝達を効果的に遮断、抑制することができて、しかも、電動モータの出力が増大しても、確実かつ強力に動力伝達ができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、上記電動モータは、永久磁石と、この永久磁石が外周面に固着された円筒状のロータコアと、ロータコアの内径より小径の回転軸と、ロータコアと回転軸との間に介装されて両者を回転方向に結合する緩衝部材とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成において、電動モータで発生する振動は、ロータコアと回転軸との間にある緩衝部材により吸収され、回転軸を介して操舵軸側に伝達される振動は、低いレベルに抑制される。そのため、車室内に伝わる騒音は極めて小さくなる。
【００１１】
この場合、電動モータにおいては、緩衝部材は、ロータコアの軸方向のほぼ全幅にわたって回転軸との間に介在するから、軸方向に広い範囲で負荷を受けて、確実かつ強力に動力伝達ができる。また、電動モータの出力アップにより、ロータが大型化しても、ロータの軸方向幅の増大に伴い、緩衝部材の軸方向幅も増大することになるから、強度や耐久性の面で不具合を生じることなく、大出力にも対応できる。
【００１２】
さらに、電動モータのロータ部分において、緩衝部材が本発明とは異なる個所、例えば、永久磁石とロータコアとの間に介装されているとすると、永久磁石の内径側の磁極に対して、透磁率の低いゴム等の緩衝部材が接して位置するので、磁気抵抗が増し、各永久磁石のステータに対する磁束密度を減少させることなるが、本発明では、永久磁石がロータコアの外周に固着されているから、永久磁石の内径側では、隣り合う磁極間にロータコアを介して、磁気抵抗が少ない状態で磁路が形成されることになり、各永久磁石のステータに対する磁束密度が増し、これにより、ロータ部分からは大きなトルクが得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動モータから大きなトルクを確実かつ強力に伝達しうる状態で、電動モータで発生する振動の操舵軸側への伝達を効果的に遮断、抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１ないし図３を参照して、本発明による最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。図１は、最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータ部分の断面図で、関連する構成を併せて図示している。図２は、図１の電動モータのロータの側面図で、半部を断面して示している。図３は、図２のロータの（３）−（３）線に沿った断面図である。
【００１５】
本実施形態の電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、ステアリングホイールのような操舵部材１に一端が固着された操舵軸２と、その操舵軸２の他端に連結されたラックピニオン機構等からなるステアリング機構３と、操舵部材１の操作によって操舵軸２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、操舵部材１の操舵操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助トルクを発生させる電動モータ５と、電動モータ５が発生する操舵補助トルクを操舵軸２に伝達する減速機構６と、トルクセンサ４等からのセンサ信号に基づき電動モータ５の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）７とを備える。
【００１６】
操舵軸２には、操舵部材１の操作による操舵トルクと、電動モータ５が発生する操舵補助トルクとが加えられ、これらトルクの和が、出力トルクとしてステアリング機構３に与えられる。
【００１７】
ステアリング機構３では、その入力軸の回転が、出力軸であるラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材８を介して操向用の車輪９に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪９の向きが変わる。
【００１８】
操舵軸２の中途部は、本実施形態では、筒状の入力軸１０と、中間部に長尺で細径のねじり領域を有するトーションバー１１と、筒状の出力軸１２とから構成されている。入力軸１０は、その筒状内部に挿入されたトーションバー１１と、圧入もしくは径方向に貫通するピン１３により連結されている。トーションバー１１は、その下端部が出力軸１２の筒状内部に挿入されて、圧入もしくは径方向に貫通するピン１４により出力軸１２に連結されている。トーションバー１１の外周で、入力軸１０と出力軸１２とは軸方向に近接して対向しており、その軸方向対向部の外周に上記したトルクセンサ４が配置されている。
【００１９】
減速機構６は、駆動ギヤとして電動モータ５に直結するウォーム軸６１と、従動ギヤとして出力軸１２の外周に嵌着されたウォームホイール６２とからなり、ウォーム軸６１とウォームホイール６２とは互いに噛み合う状態で、ギヤハウジング１５の内部に収容されている。
【００２０】
ギヤハウジング１５は、内部にウォーム軸６１を収容するウォーム軸収容部１５１と、ウォームホイール６２を収容するウォームホイール収容部１５２と、電動モータ５を装着するための円筒状の装着部１５３とを有し、装着部１５３には、電動モータ５がその回転軸５２Ａを内向きにして装着されている。
【００２１】
ギヤハウジング１５のウォーム軸収容部１５１内において、ウォーム軸６１は、その両端の軸部にそれぞれ設けた軸受１６，１６を介してウォーム軸収容部１５１内に回転可能に支持され、その一方の軸部は電動モータ５の回転軸５２Ａに、筒体１７等により同軸に結合されている。上記の両軸受１６，１６のうち、電動モータ５側の軸受１６の軸方向外側には、該軸受１６の外輪を固定するためのナット１８付きの押え環１９が設けられている。
【００２２】
電動モータ５は、永久磁石モータであって、ケーシング５０と、ステータ５１と、永久磁石ロータ（以下、単にロータという）５２とを備えている。ステータ５１は、積層された複数枚のコアプレートからなるステータコア５１Ａと、このステータコア５１Ａに巻装されたステータコイル５１Ｂとからなり、ケーシング５０の内面の所要位置に固定されている。
【００２３】
ロータ５２は、図２および図３に拡大して示すように、永久磁石５２Ｍと、ロータコア５２Ｃと、緩衝部材５２Ｂと、上記した回転軸５２Ａとを含むもので、回転軸５２Ａの両端側に設けた軸受２０，２０により、ケーシング５０内に回転可能に支持されている。永久磁石５２Ｍは、図示例では、径方向に沿った断面形状が円弧状で、外周面と内周面とに磁極が現れるよう径方向に磁化されており、複数（４個）のものが、ロータコア５２Ｃの外周面に接着剤２１等の固定手段により固着されている。ロータコア５２Ｃは、鉄系金属等の磁性体からなる円筒体で、内周に軸方向に沿った凹溝５２Ｃｍを有する。回転軸５２Ａは、ロータコア５２Ｃの内径より小径で、ロータコア５２Ｃの凹溝５２Ｃｍに対応する周方向位置に、軸方向に沿った凹溝５２Ａｍを有する。
【００２４】
緩衝部材５２Ｂは、振動吸収性に優れた弾性材、例えば、ゴム、もしくはポリウレタン系やポリエステル系、オレフィン系、スチレン系等の樹脂からなり、ロータコア５２Ｃの内周面と、回転軸５２Ａの外周面との間の円筒状空間内に介装されている。この緩衝部材５２Ｂは、回転軸５２Ａとロータコア５２Ｃとを回転方向に結合するもので、その外周面と内周面とにそれぞれ軸方向に沿って凸部５２Ｂｏ，５２Ｂｉが形成され、外周側の凸部５２Ｂｏがロータコア５２Ｃの内周の凹溝５２Ｃｍに嵌合し、内周側の凸部５２Ｂｉが回転軸５２Ａの凹溝５２Ａｍに嵌合している。
【００２５】
なお、電動モータ５には、上記のほか、ロータ５２の回転角度を検出する回転角センサと、この回転角センサの検出出力により各ステータコイル５１Ｂへの通電を切り換える駆動回路とが設けられるが、本発明の構成に直接には関係がないので、図示および明細書での説明は省略する。
【００２６】
上記実施形態では、複数の円弧状の永久磁石５２Ｍを用いたが、リング状の永久磁石を用いてもよい。また、ロータコア５２Ｃは、全体が連続一体の円筒体とするほか、複数のコアプレートを軸方向に積層したものとすることができる。
【００２７】
上記構成において、電動モータ５への通電により、ロータ５２が回転すると、このロータ５２の回転に伴い、ウォーム軸６１が回転し、このウォーム軸６１に噛み合うウォームホイール６２が従動回転することで、出力軸１２に操舵補助トルクが与えられる。
【００２８】
この場合、電動モータ５においては、ロータ５２とステータ５１との間にトルクリップルが発生するが、このトルクリップルによる振動は、ロータコア５２Ｃと回転軸５２Ａとの間にある緩衝部材５２Ｂにより吸収され、回転軸５２Ａからウォーム軸６１に伝達される振動は、低いレベルに抑制され、操舵軸２に伝達される振動は極めて少ない。
【００２９】
また、緩衝部材５２Ｂは、ロータコア５２Ｃの軸方向の全幅にわたって回転軸５２Ａとの間に介在するから、軸方向に広い範囲で負荷を受けて、確実かつ強力に動力伝達ができる。電動モータ５の出力アップにより、ロータ５２が大型化した場合は、ロータ５２の軸方向幅の増大に伴い、緩衝部材５２Ｂの軸方向幅も増大することになるから、大出力にも対応でき、破損等の不具合は生じない。
【００３０】
さらに、電動モータ５のロータ５２では、永久磁石５２Ｍは、ロータコア５２Ｃの外周に固着されているから、永久磁石５２Ｍの内径側の磁極に対して、ロータコア５２Ｃがほぼ接する状態で位置し、このロータコア５２Ｃを介して、磁気抵抗の少ない状態で、周方向に隣り合う磁極間に磁路が形成される。そのため、各永久磁石５２Ｍのステータ５１に対する磁束密度が増し、これにより、ロータ５２からは大きなトルクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の最良の形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータ部分の断面図で、関連する構成を併せて図示している。
【図２】図１の電動モータのロータの側面図で、半部を断面して示している。
【図３】図２のロータの（３）−（３）線に沿った断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１      操舵部材
２      操舵軸
５      電動モータ
５１    ステータ
５２    ロータ
５２Ｍ  永久磁石
５２Ｃ  ロータコア
５２Ｂ  緩衝部材
６      減速機構
６１    ウォーム軸（駆動ギヤ）
６２    ウォームホイール（従動ギヤ）
【図１】
2006203968.tif 000003
【図２】
2006203968.tif 000004
【図３】
2006203968.tif 000005