(57)【要約】  【課題】  高出力のブラシレスモータによるダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置を提供する。  【解決手段】  ステータ６に磁石７を、またロータ４にコイル５を設けた構造にすることにより、ステータ６外径を大きくすることなく磁石７の寸法を大きくできるため、モータ３の回転出力を高くできる。また、ロータ４及びコラムシャフト２の一体化により、ロータ４の回転数が制限されるため、巻付け余長を持たせることにより、コイル５に接続されている給電用のハーネス８は、破損することなく、ロータ４に設けたコイルに給電できる。【選択図】        図２
2006103586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連結されたコラムシャフト及び操舵補助用のブラシレスモータのロータが一体化しており、該ブラシレスモータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、
前記ブラシレスモータは、コイルを有するロータ、及び磁石を有するステータ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、電動モータの回転により操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、一対のウォーム及びウォームホイールなどを組み合わせた減速機構を介して電動モータの回転を減速することで操舵補助を行うようになっている。操舵輪は車室内で軸回りに回転自在に支持されたコラムシャフトの上端部に設置され、コラムシャフトの下端部は操舵機構に連結している。
【０００３】
このように構成された電動パワーステアリング装置では減速機構を有するため装置が大掛かりになる。また、該電動パワーステアリング装置は、電動モータの慣性運動のため、操舵の左右切換時の応答性が悪い。このような問題点を解消するために、電動モータとコラムシャフトとを一体化するダイレクトドライブにすることにより、コラムシャフトは直接トルクを与えられるので減速機構を必要とせず、又モータの慣性の小さい及び操舵の応答性の良いコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置が提案されている。（例えば特許文献１、特許文献２参照）
【特許文献１】特公平６−５７５３１号公報
【特許文献２】実開昭６３−６３２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ブラシレスモータは、ブラシを使用しないのでノイズが低いとか小型化できるという利点をもつために、電動パワーステアリング装置に用いられている。図４は従来の電動パワーステアリング装置を構成するブラシレスモータの拡大断面図を示す。前記ブラシレスモータは、コラムシャフト２を嵌合してあるロータ４及び該ロータ４の外側を囲繞するステータ６を備えている。
【０００５】
前記ロータ４は、円筒形状を有しており、また該ロータ４の外周面には、複数個の磁石７が設けられている。前記ステータ６は、筒体形状を有しており、該ステータ６の内周面に等間隔に設けてある複数の突起部それぞれにコイル５を巻回してある。
【０００６】
ブラシを備える電動モータは、ステータ６の内周面に磁石７を設けてあり、ブラシレスモータ３はロータ４の外周面に磁石７を設けている。従って、ステータ６外径及びロータ４外径を各々等しいとする条件においては、ブラシレスモータ３に設けられる磁石７の大きさは、ブラシを備えているモータに設けられる磁石７よりも小さく、発生する磁界が弱いため、回転出力は小さい。
【０００７】
そこで、ブラシレスモータ３の回転出力を高めるためには、ロータ４に設けてある磁石７を大きくして磁界を強くすることが考えられる。一方、ブラシレスモータ３の回転出力は、ステータ６が発生する磁界強度に比例し、磁界強度はコイル５のターン数に比例する。従って、ブラシレスモータ３の回転出力を高めるためには、コイル５のターン数を増加して磁界を強くすることが考えられる。
【０００８】
モータサイズ、即ちステータ６外径を変更しないとする条件においては、ロータ４に設ける磁石７を、ステータ６内に収まる範囲でロータ４の周方向及び外径方向には多少大きくできるが、回転出力は高くならない。つまり磁石７の寸法を大きくするためには、ステータ６寸法を小さく（ステータ６内径を大きく）せざるを得ず、該ステータ６の突起部寸法を小さくせざるを得ないため、突起部に巻回するコイル５のターン数を減少させざるを得ない。従ってステータ６が発生する磁界が弱くなり、回転出力は高くならないのである。
【０００９】
一方、コイル５のターン数を増加するためには、ステータ６の突起部寸法を大きく（ステータ６内径を小さく）せざるを得ない。即ち、ロータ４外径を小さくせざるを得ない。従って、磁石７の寸法を小さくせざるを得ず、磁界が弱くなり、回転出力は高くならないのである。
【００１０】
そこで、本件発明者は、ステータ外径を等しいとする条件において、ブラシを備える電動モータ及びブラシレスモータを比較した場合、ブラシを備える電動モータの方がステータに大きな磁石を設けられること、また、ダイレクトドライブの電動パワーステアリング装置は操舵輪の回転に制限を有すること、つまりロータの回転範囲が限られていることに着眼し、ロータ又はコラムシャフトの回転範囲内であれば給電線に余長を持たせることでブラシがなくともロータに給電できることに思い至り、ロータにコイルを設け、ステータに磁石を設けるという着想を得た。
【００１１】
本発明は斯かる着想に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、ロータにコイルを設け、ステータに磁石を設けるブラシレスモータにすることで、モータの回転出力を高くしたダイレクトドライブ方式の電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に連結されたコラムシャフト及び操舵補助用のブラシレスモータのロータが一体化しており、該ブラシレスモータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記ブラシレスモータは、コイルを有するロータ、及び磁石を有するステータを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、ブラシレスモータは、ステータに設けている磁石からの磁界中において、コイルに電流を流すことにより、コイルに力が発生し、コイルを巻回しているロータが力を受けて回転し、操舵の補助をする。ロータのコイルへの給電はコイルに接続しているハーネスにより行われるが、ハーネスに適宜の余長を有せしめておくことにより、ハーネスがロータ又はコラムシャフトの回転によって切断されることはない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本発明によるブラシレスモータ及び従来のブラシレスモータのステータ外径を各々等しいとする条件のもとでは、本発明によるブラシレスモータはステータ内周面に磁石を設けてあるため、従来のブラシレスモータと比較して大きな磁石を設けることができる。従って、ステータが発生する磁界を強くできるため、上述の条件において、モータの回転出力を高くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。図において２はコラムシャフトであり、コラムシャフト２は、車室内に後傾姿勢で取り付けられたコラムハウジング９内に回転自在に支持されている。コラムシャフト２の上端部には、操舵輪１を取り付けてある。コラムシャフト２の中途部には、ブラシレスモータ３のロータ４（図２参照）を嵌合しており、ブラシレスモータ３の上側に、操舵することによってコラムシャフト２に作用するトルクを検出するトルクセンサ（図示せず）を備えている。コラムシャフト２の下端部には、インタミシャフト１０を介して操舵機構１３を連結してある。
【００１７】
操舵機構１３はピニオン１１及びラック１２等からなり、ピニオン１１はインタミシャフト１０に連結されている。ラック１２は、長手方向を車体の左右方向とし、長手方向に移動するように取り付けられており、ピニオン１１を回動自在に噛合してある。ラック１２の両端は、車体の左右方向にタイロッド１６，１６の一端が連結されており、タイロッド１６，１６の他端にナックルアーム１５，１５を介して車輪１４，１４が取り付けられている。上述の構成により、操舵輪１の回転運動がコラムシャフト２及びインタミシャフト１０を介して、ピニオン１１に伝達され、ピニオン１１の回転運動がラック１２に左右方向への往復運動へと変換される。ラック１２の往復運動によって、一端側のタイロッド１６がナックルアーム１５を押し、他端側のタイロッド１６がナックルアーム１５を引くこととなり、車輪１４，１４に舵角を与える。
【００１８】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成するコラムシャフト２及びブラシレスモータ３の拡大断面図を示す。また図３は図２の III−III 線拡大縦断面図を示す。前述したようにコラムシャフト２は、ブラシレスモータ３のロータ４に嵌合されており、ロータ４を円筒状のステータ６が囲繞している。
【００１９】
ロータ４の外周面には１１個の突起部を等配してあり、各突起部にコイル５を巻回してある。ステータ６内周面には、ロータ４を挟んで対向する位置に、軸断面形状が略半円弧状をなし、円弧の周方向端部に磁極を有し、略ロータ４の軸長寸法とほぼ同じ長さを有する磁石７，７をステータ６内周面に沿って２個設けてあり、各々の磁石７，７は磁極Ｎ、Ｓが周方向に交番するよう配されている。
【００２０】
コイル５，５，・・５には、給電用のハーネス８を接続してある。コラムシャフト２の回転量は車輪１４，１４の操舵角に対応して決定される。従って、ハーネス８は、車輪１４，１４の最大操舵角に対応するロータ４、即ちコラムシャフト２又は操舵輪１の回転数分の巻付け余長を有するように設定される。本発明の実施の形態におけるロータ４は、車輪１４，１４が車体正面を向く位置から左右方向に各々一回転半程度まで回転するので、これに見合うハーネス長を選択しておく。
【００２１】
以上のような構成にすることで、ステータ６の外径を同一とする条件下で変更することなく磁石７，７の寸法を従来のブラシレスモータより大きくすることが可能となる。そしてロータに設けたコイル巻数は同サイズのブラシ付きモータ並であるので従来のブラシレスモータ３と比較して、回転出力は約２割向上する。
【００２２】
なお、実施の形態では、ステータ６内周面には、モータ３の軸断面から見た形状が略半円弧状をなす磁石７，７を２個設けているが、磁石７の形状は円弧形状に限ることなく、ステータ６及びロータ４の間の空間に収まる磁石７形状であればよい。
また本実施の形態では、ロータ４の外周面の突起部を１１個、磁石７を２個設けたが、夫々の数はこれに限るものではない。磁石７の数は偶数であればよい。
【００２３】
また、実施の形態では、ステータ６内周面に磁石７，７を設けているが、ステータ６自身が磁石であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置を構成するコラムシャフト及びブラシレスモータの拡大断面図である。
【図３】図２の III−III 線拡大縦断面図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置を構成するブラシレスモータの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  操舵輪
２  コラムシャフト
３  ブラシレスモータ
４  ロータ
５  コイル
６  ステータ
７  磁石
８  ハーネス
９  コラムハウジング
１０  インタミシャフト
１１  ピニオン
１２  ラック
１３  操舵機構
１４  車輪
１５  ナックルアーム
１６  タイロッド
【図１】
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【図２】
2006103586.tif 000004
【図３】
2006103586.tif 000005
【図４】
2006103586.tif 000006