(57)【要約】【課題】ロータのスキュー構造によって低騒音化を図りつつも、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制できる電動パワーステアリング用モータを提供する。【解決手段】モータ１４は、ウォーム軸４１及びウォーム軸４１と噛合するウォームホイール４２を備えた減速機構１７と、ウォーム軸４１の軸方向両端部にそれぞれ連結されて該ウォーム軸４１を回転させる第１モータ部１５及び第２モータ部１６とを備える。第１及び第２モータ部１５，１６の各々は、ウォーム軸４１に同軸となるように連結されたロータ３１と、該ロータ３１のティース部３３ａと径方向に対向するマグネット２２を有するステータ２４とを備える。そして、第１及び第２モータ部１５，１６の各ロータ３１のティース部３３ａは、ウォーム軸４１の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーム軸及び前記ウォーム軸と噛合するウォームホイールを備えた減速機構と、前記ウォーム軸の軸方向両端部にそれぞれ連結されて該ウォーム軸を回転させる第１モータ部及び第２モータ部とを備え、
前記第１及び第２モータ部の各々は、前記ウォーム軸に同軸となるように連結されたロータと、該ロータの磁極部と径方向に対向する磁極部を有するステータとを備えた電動パワーステアリング用モータであって、
前記第１及び第２モータ部の前記各ロータの磁極部は、前記ウォーム軸の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューしていることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記第１及び第２モータ部の少なくとも一方において、当該モータ部の前記ステータの磁極部は、径方向に対向する前記ロータの磁極部よりも軸方向長さが長く構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記ウォーム軸から前記ウォームホイールへの動力伝達に伴い前記ウォーム軸が前記ウォームホイールから受ける軸方向の反力に対して、前記各ロータの磁極部のスキューによって前記各ロータに生じるスラスト力が逆向きとなるように、前記各ロータの磁極部におけるスキューの方向が設定されていることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング用モータを備えた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、運転者によるステアリング操作をモータの駆動力によって補助する電動パワーステアリング用モータ及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示す電動パワーステアリング用モータは、ロータ及びステータをそれぞれ有する２つのモータ部と、各モータ部の駆動力によって回転されるウォーム軸、及び該ウォーム軸と噛合するウォームホイールを有する減速機構とを備えている。各モータ部のロータは、ウォーム軸の軸方向両端部の各々に同軸に連結されている。ウォーム軸は、各ロータの回転力によって回転され、該ウォーム軸の回転はウォームホイールへと伝達される。モータ部のロータの回転駆動方向は、ステアリングホイールの操舵方向（回転操作方向）に応じて決定され、ウォームホイールの回転は、ステアリングホイールの操舵時の補助力として作用するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータにおいては、ロータの磁極部（マグネット、または巻線が巻装されたロータコアのティース部）を、軸方向にかけて回転方向にスキューさせることで、コギングトルク、ひいては振動音の低減化を図る技術が知られている。そして、そのようなロータのスキュー構造を電動パワーステアリング用モータに採用することで、電動パワーステアリング装置の低騒音化を実現できる。
【０００５】
しかしながら、ロータがスキュー構造を有する場合、ロータ側の磁極部とステータ側の磁極部の磁気的な相互作用によるロータの回転時に、ロータの磁極部がスキューしていることに起因してロータにスラスト力（軸方向への力）が発生してしまう。また、このロータに生じるスラスト力は、ロータの正回転及び逆回転に応じて軸方向の一方及び他方にそれぞれ作用するため、ロータの正回転と逆回転とで出力トルクに差が出る場合がある。本発明者は、このようなロータのスキュー構造を、上記特許文献１のような２つのモータ部を用いた電動パワーステアリング用モータに適用した構成において、各モータ部のロータのスラスト力に起因して生じうる、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制することを検討していた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータのスキュー構造によって低騒音化を図りつつも、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制できる電動パワーステアリング用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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する電動パワーステアリング用モータは、ウォーム軸及び前記ウォーム軸と噛合するウォームホイールを備えた減速機構と、前記ウォーム軸の軸方向両端部にそれぞれ連結されて該ウォーム軸を回転させる第１モータ部及び第２モータ部とを備え、前記第１及び第２モータ部の各々は、前記ウォーム軸に同軸となるように連結されたロータと、該ロータの磁極部と径方向に対向する磁極部を有するステータとを備えた電動パワーステアリング用モータであって、前記第１及び第２モータ部の前記各ロータの磁極部は、前記ウォーム軸の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューしている。
【０００８】
この構成によれば、各ロータの磁極部のスキューによって各ロータの回転時に生じるスラスト力（軸方向の力）を互いに同一方向とすることが可能となる。各ロータに生じるスラスト力が互いに逆向きの場合には、各ロータの間に連結されたウォーム軸は、各ロータのスラスト力によって軸方向に圧縮または伸張され、それにより、各ロータの正回転と逆回転とでスラスト力の発生に伴う回転ロスの大きさに差が生じる（つまり、出力トルクに差が生じる）おそれがある。そこで、各ロータに生じるスラスト力を同一方向とすることで、該スラスト力がウォーム軸に対する圧縮力または伸張力として作用しないように構成できる。これにより、各ロータのスキュー構造によって低騒音化を図りつつも、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制できる。
【０００９】
上記電動パワーステアリング用モータにおいて、前記第１及び第２モータ部の少なくとも一方において、当該モータ部の前記ステータの磁極部は、径方向に対向する前記ロータの磁極部よりも軸方向長さが長く構成されている。
【００１０】
この構成によれば、ロータが軸方向にずれた場合であっても、ロータの磁極部の軸方向全体がステータの磁極部と径方向に対向する状態を維持しやすくなり、その結果、電動パワーステアリング用モータの出力低下を抑制することができる。
【００１１】
上記電動パワーステアリング用モータにおいて、前記ウォーム軸から前記ウォームホイールへの動力伝達に伴い前記ウォーム軸が前記ウォームホイールから受ける軸方向の反力に対して、前記各ロータの磁極部のスキューによって前記各ロータに生じるスラスト力が逆向きとなるように、前記各ロータの磁極部におけるスキューの方向が設定されている。
【００１２】
この構成によれば、ウォーム軸には、スキュー構造に起因して各ロータに生じるスラスト力と、ウォームホイールからの軸方向の反力とが掛かる。そして、スキュー構造による前記スラスト力がウォームホイールからの反力に抗する力となるため、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差をより一層抑制できる。
【００１３】
上記課題を解決する電動パワーステアリング装置は、上記記載の電動パワーステアリング用モータを備える。
この構成によれば、低騒音化を図りつつも、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電動パワーステアリング用モータ及び電動パワーステアリング装置によれば、ロータのスキュー構造によって低騒音化を図りつつも、ステアリングホイールの操舵方向による補助力の差を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の電動パワーステアリング装置を示す斜視図。
【図２】（ａ）（ｂ）同形態の電動パワーステアリング用モータを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、電動パワーステアリング用モータ及び電動パワーステアリング装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、上記実施形態の車両用の電動パワーステアリング装置１０は、基端部にステアリングホイール１１を固定したステアリングシャフト１２を有し、ステアリングホイール１１の回転操作に基づくステアリングシャフト１２の回転によって、車輪（図示略）の舵角が変更されるようになっている。ステアリングシャフト１２には、ステアリングコラム１３が装備されている。ステアリングコラム１３には、モータ１４（電動パワーステアリング用モータ）が設けられている。モータ１４は、ステアリングシャフト１２を回転制御してステアリング操作をする際に、ステアリングホイール１１に対して補助力（アシストトルク）を付与する。
【００１７】
図１及び図２（ａ）に示すように、モータ１４は、駆動源となる第１モータ部１５及び第２モータ部１６と、各モータ部１５，１６の回転駆動力を減速してステアリングシャフト１２に伝達する減速機構１７とを備えている。各モータ部１５，１６は、減速機構１７を収容するギヤハウジング１８の各取付部１８ａに取り付けられている。
【００１８】
本実施形態の第１及び第２モータ部１５，１６は直流モータである。第１及び第２モータ部１５，１６は同一構成をなすため、以下では、第１モータ部１５を例にとって構成を説明し、第２モータ部１６の構成については第１モータ部１５と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、第１モータ部１５は、有底円筒状のヨークハウジング２１を有している。ヨークハウジング２１の内周面にはマグネット２２が固着され、該マグネット２２の磁極は、周方向に交互に異極となるように構成されている。また、ヨークハウジング２１の開口側端部（出力側端部）には、該開口側端部を閉塞するブラケット２３が固定されている。ヨークハウジング２１及びマグネット２２は、第１モータ部１５のステータ２４を構成している。また、マグネット２２は、ステータ２４の磁極部を構成している。なお、マグネット２２はスキュー構造を有しておらず、マグネット２２の各磁極は軸方向に沿って延びている。
【００２０】
マグネット２２の径方向内側には、第１モータ部１５のロータ３１（電機子）が回転可能に配置されている。ロータ３１は、回転軸３２、ロータコア３３、巻線３４及び整流子３５を備えている。
【００２１】
回転軸３２は、ヨークハウジング２１の底部２１ａに設けられた第１軸受３６と、ブラケット２３に設けられた第２軸受３７によって回転可能に支持されている。なお、ブラケット２３は、前記ギヤハウジング１８の取付部１８ａ（図１参照）に固定される。回転軸３２の出力側端部（先端部）は、ブラケット２３からヨークハウジング２１外に突出するとともに、後述するウォーム軸４１の軸方向端部に連結されている。また、回転軸３２における第１軸受３６及び第２軸受３７の間の部位には、ロータコア３３及び整流子３５が一体回転可能に固定されている。
【００２２】
ロータコア３３は、ヨークハウジング２１内においてマグネット２２と径方向に対向する位置に設けられている。ロータコア３３は、回転軸３２を中心として径方向外側に向かって放射状に延びる複数のティース部３３ａを備える。ロータコア３３の各ティース部３３ａには、巻線３４が例えば重ね巻にて巻装されている。
【００２３】
整流子３５は、ロータコア３３の第２軸受３７側に配置されている。整流子３５は、巻線３４と接続されている。また、整流子３５の外周面は、ヨークハウジング２１内に配置される図示しない給電ブラシと摺接され、該給電ブラシから整流子３５を介して巻線３４に電力供給がなされるようになっている。そして、巻線３４が巻回されたティース部３３ａは、ロータ３１の磁極部を構成しており、巻線３４への通電によってティース部３３ａに生じる磁界と、マグネット２２の界磁磁束との磁気的な相互作用によってロータ３１に回転力が発生するように構成されている。
【００２４】
また、本実施形態のロータ３１はスキュー構造を有している。つまり、ロータ３１の磁極部を構成する各ティース部３３ａは、軸方向にかけて回転方向に傾斜するように形成されている。これにより、ロータ３１とステータ２４との間での急激な磁束の変化が低減され、コギングトルクやトルクリップルが低減されるようになっている。
【００２５】
また、上記構成の第１モータ部１５において、ステータ２４のマグネット２２とロータ３１の各ティース部３３ａとは、径方向に対向するように配置されている。そして、マグネット２２の軸方向長さＤ１は、ティース部３３ａの軸方向長さＤ２よりも長く設定されている。
【００２６】
モータ１４の減速機構１７は、各モータ部１５，１６と駆動連結されるウォーム軸４１と、該ウォーム軸４１と噛合するウォームホイール４２とを備えている。ウォーム軸４１及びウォームホイール４２は、前記ギヤハウジング１８に対して回転可能に支持されている。ウォーム軸４１の軸方向一端部４１ａは、第１モータ部１５の回転軸３２の出力側端部と一体回転可能に連結され、ウォーム軸４１の軸方向他端部４１ｂは、第２モータ部１６の回転軸３２の出力側端部と一体回転可能に連結されている。また、ウォーム軸４１及び各モータ部１５，１６の回転軸３２は、互いに同軸上に配置されている。そして、各モータ部１５，１６の回転軸３２の回転は、ウォーム軸４１及びウォームホイール４２によって減速され、ウォームホイール４２から前記ステアリングシャフト１２へと伝達されるようになっている。
【００２７】
次に、上記構成のモータ１４における各モータ部１５，１６のロータ３１のスキュー構造について説明する。なお、以下の説明では、ウォーム軸４１の軸方向に沿った第１モータ部１５側への方向を（図２における左方向）を第１の方向Ｗ１とし、その反対の第２モータ部１６側への方向を第２の方向Ｗ２とする。また、軸方向の第１モータ部１５側から見たときの各回転軸３２及びウォーム軸４１の時計回り方向の回転を正転、反時計回り方向の回転を逆転として説明する。なお、図２（ａ）は、各回転軸３２及びウォーム軸４１が正転する状態を示す図であり、図２（ｂ）は、各回転軸３２及びウォーム軸４１が逆転する状態を示す図である。
【００２８】
本実施形態のモータ１４において、第１及び第２モータ部１５，１６の各ロータ３１の各ティース部３３ａは、ウォーム軸４１の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューするように構成されている。具体的には、各ロータ３１の各ティース部３３ａは、第１の方向Ｗ１に向かうにつれて逆転方向にスキューしている。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
第１及び第２モータ部１５，１６の各々の巻線３４への通電により、該各モータ部１５，１６のロータ３１とウォーム軸４１とが一体回転する。そして、ウォーム軸４１の回転は、該ウォーム軸４１と噛合するウォームホイール４２へと伝達され、ウォームホイール４２の回転が前記ステアリングシャフト１２に対する補助力として作用する。なお、各モータ部１５，１６のロータ３１の回転駆動方向は、ステアリングホイール１１の操舵方向に応じて決定される。
【００３０】
各モータ部１５，１６において、巻線３４への通電によってティース部３３ａに生じる磁界と、マグネット２２の界磁磁束との磁気的な相互作用によってロータ３１に回転力が発生している。このとき、ロータ３１の各ティース部３３ａのスキュー構造に起因して、各ロータ３１にスラスト力Ｆ１，Ｆ２が発生する。ここで、本実施形態では、各ロータ３１の各ティース部３３ａは、ウォーム軸４１の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューしているため、第１モータ部１５のロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１と、第２モータ部１６のロータ３１に生じるスラスト力Ｆ２とが同一方向となる。
【００３１】
具体的には、図２（ａ）に示すように、各ロータ３１及びウォーム軸４１が正転するときには、各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２が第１の方向Ｗ１に作用する。一方、図２（ｂ）に示すように、各ロータ３１及びウォーム軸４１が逆転するときには、各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２が第２の方向Ｗ２に作用する。
【００３２】
ここで、比較構成として、ティース部３３ａのスキュー方向が各ロータ３１で反対向きとなっている構成を考える。同比較構成では、各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２が互いに逆向きとなるため、各ロータ３１の間に連結されたウォーム軸４１は、各ロータ３１のスラスト力Ｆ１，Ｆ２によって軸方向に圧縮または伸張される。それにより、各ロータ３１の正転と逆転とで、スラスト力Ｆ１，Ｆ２の発生に伴う回転ロスの大きさに差が生じる（つまり、出力トルクに差が生じる）おそれがある。
【００３３】
そこで、本実施形態のように、各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２を同一方向とすることで、該スラスト力Ｆ１，Ｆ２がウォーム軸４１に対する圧縮力または伸張力として作用しないように構成できる。これにより、ステアリングシャフト１２に対する補助力（ウォームホイール４２からの出力トルク）が正転時と逆転時とでアンバランスになることを抑制できる。その結果、ステアリングホイール１１の右転回操作と左転回操作とで操作感が異なることを抑制できる。
【００３４】
また、図２（ａ）に示すように、各ロータ３１及びウォーム軸４１が正転するときには、ウォーム軸４１と噛合するウォームホイール４２は、ウォーム軸４１との噛合部分が第１の方向Ｗ１に向かうように回転（同図における反時計回り方向に回転）する。このとき、ウォーム軸４１は、ウォームホイール４２への動力伝達に伴い、該ウォームホイール４２から軸方向の第２モータ部１６側（第２の方向Ｗ２）への反力Ｆ３を受ける。また、各ロータ３１及びウォーム軸４１の逆転時においても同様に、図２（ｂ）に示すように、ウォーム軸４１は、ウォームホイール４２への動力伝達に伴い、該ウォームホイール４２から軸方向の第１モータ部１５側（第１の方向Ｗ１）への反力Ｆ３を受ける。
【００３５】
すなわち、正転及び逆転の両回転時において、スキュー構造によって各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２は、ウォームホイール４２からウォーム軸４１への反力Ｆ３に対して逆向きとなっている。これにより、スキュー構造によるスラスト力Ｆ１，Ｆ２がウォームホイール４２からの反力Ｆ３に抗する力となるため、ステアリングホイール１１の操舵方向による補助力の差をより一層抑制できる。
【００３６】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）第１モータ部１５のロータ３１の各ティース部３３ａと、第２モータ部１６のロータ３１の各ティース部３３ａとは、ウォーム軸４１の軸方向の一方に向かって互いに同一回転方向にスキューしている。これによれば、ティース部３３ａのスキューによって回転時に各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２を互いに同一方向とすることが可能となる。それにより、各ロータ３１のスラスト力Ｆ１，Ｆ２がウォーム軸４１に対する圧縮力または伸張力として作用しないように構成できるため、各ロータ３１のスキュー構造によって低騒音化を図りつつも、ステアリングホイール１１の操舵方向による補助力の差を抑制でき、ひいては、ステアリング操作の安定化に寄与できる。
【００３７】
（２）各モータ部１５，１６において、ステータ２４のマグネット２２の軸方向長さＤ１は、ロータ３１のティース部３３ａの軸方向長さＤ２よりも長く構成される。これによれば、各ロータ３１が軸方向にずれた場合であっても、ティース部３３ａの軸方向全体がマグネット２２と径方向に対向する状態を維持しやすくなり、その結果、モータ１４の出力低下を抑制することができる。
【００３８】
（３）ウォーム軸４１からウォームホイール４２への動力伝達に伴いウォーム軸４１がウォームホイール４２から受ける軸方向の反力Ｆ３に対して、ティース部３３ａのスキューによって各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２が逆向きとなるように、各ロータ３１のティース部３３ａにおけるスキューの方向が設定されている。これにより、スキュー構造によるスラスト力Ｆ１，Ｆ２がウォームホイール４２からの反力Ｆ３に抗する力となるため、ステアリングホイール１１の操舵方向による補助力の差をより一層抑制できる。
【００３９】
（４）モータ１４は、ウォーム軸４１を回転させる駆動源として２つのモータ部１５，１６を備える。このため、モータ部を１つとした場合と同等の出力トルクを確保しつつも、各モータ部１５，１６の体格を小さくすることができる。また、２つのモータ部１５，１６を備えることで、モータ１４の冗長性の向上を図ることができる。
【００４０】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・マグネット２２の軸方向長さＤ１とティース部３３ａの軸方向長さＤ２との長短関係は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、第１及び第２モータ部１５，１６のいずれか一方のみにおいて、マグネット２２の軸方向長さＤ１をティース部３３ａの軸方向長さＤ２よりも長く構成してもよい。
【００４１】
・上記実施形態のロータ３１のスキュー構造では、ロータコア３３のティース部３３ａが軸方向にかけて回転方向に傾斜しているが、これに特に限定されるものではない。例えば、ロータコア３３を軸方向に多段構造とし、その段毎に回転方向にずらすことで、ティース部３３ａのスキュー構造を構成してもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、ウォーム軸４１がウォームホイール４２から受ける軸方向の反力Ｆ３に対して、ティース部３３ａのスキューによって各ロータ３１に生じるスラスト力Ｆ１，Ｆ２が逆向きとなるように、各ロータ３１のティース部３３ａのスキューの方向が設定された。しかしながら、これに特に限定されるものではなく、ウォーム軸４１がウォームホイール４２から受ける反力Ｆ３と、各ロータ３１に生じる前記スラスト力Ｆ１，Ｆ２とが同一方向となるように構成してもよい。
【００４３】
・上記実施形態では、各モータ部１５，１６を電機子としてのロータ３１を備えた直流モータとしたが、これ以外に例えば、磁極部としてのマグネットを有するマグネットロータを備えたブラシレスモータとしてもよい。
【００４４】
・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング用モータにおいて、
前記第１及び第２モータ部の前記各ロータの磁極部は、巻線が巻装されたロータコアのティース部であり、
前記第１及び第２モータ部の前記各ステータの磁極部は、マグネットであることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ。
【符号の説明】
【００４５】
１０…電動パワーステアリング装置、１４…モータ（電動パワーステアリング用モータ）、１５…第１モータ部、１６…第２モータ部、１７…減速機構、２２…マグネット（磁極部）、２４…ステータ、３１…ロータ、３３…ロータコア、３３ａ…ティース部（磁極部）、４１…ウォーム軸、４２…ウォームホイール。
【図１】
2018038147.tif 000003
【図２】
2018038147.tif 000004