(57)【要約】【課題】電動モータの重量を低減し、軽量化された車両用操舵装置を提供する。【解決手段】電動モータ５は、ステアリングシャフト３と一体回転可能に連結されたロータ１４と、このロータ１４を取り囲むステータ１５とを有する。ステータ１５は、積層鋼板によって構成されたステータコア２０を含み、このステータコア２０の一対の端部２３，２４には、それぞれ、軸方向Ｘ１に離隔する一対の金属製の筒状の分割フレーム３０，３１が嵌合固定されている。また、一対の分割フレーム３０，３１間には、ステータコア２０の外周が塵や水に曝されることを防止するためのカバー３６が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連なるステアリングシャフトと同軸に設けられた電動モータを備え、
この電動モータは、ステアリングシャフトと一体回転するロータと、ロータの周囲を取り囲む環状のステータと、環状のステータの周囲を取り囲む筒状のモータフレームとを含み、
このモータフレームは、モータフレームの軸方向に離隔する一対の金属製の筒状の分割フレームを含み、
ステータは、環状のステータコアと、このステータコアの内周に設けられたティースに巻回されたコイルとを含み、
ステータコアの軸方向の一対の端部の外周および各分割フレームの対応する端部の内周が、固定されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ステータコアは、複数の積層鋼板製の分割コアを環状に組み合わせてなり、
ステータコアの周方向に隣接する分割コアの一方に設けられた凸部が他方に設けられた凹部に嵌合されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１また２において、上記一対の分割フレーム間において、ステータコアの外周を覆う合成樹脂製のカバーを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１また２において、上記一対の分割フレーム間を連結する合成樹脂製の筒状フレームを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項において、上記ステータコアの軸方向の端部の外周に面取りが施されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両に用いられる車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の操舵装置として、電動モータにより操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。この種の電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイール等の操舵部材に連なるステアリングシャフトと同軸に設けられた電動モータを備えるものがある。
例えば、下記特許文献１には、ステアリングシャフトと一体回転可能に連結されたロータと、このロータの周囲を取り囲む環状のステータと、ロータおよびステータを収容するとともにステータを保持する金属製のモータフレームとを備える電動モータがステアリングシャフトと同軸に設けられた電動パワーステアリング装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、電動パワーステアリング装置の有する課題の一つとして、装置の軽量化が挙げられている。
しかしながら、特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、モータフレームがステータ全体を覆っており、さらに、モータフレームが金属によって形成されているので、モータフレームの重量が大きくなってしまう。したがって、モータフレームの重量が装置全体の軽量化の妨げとなる場合がある。
【０００４】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、軽量化された車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明は、操舵部材（２）に連なるステアリングシャフト（３）と同軸に設けられた電動モータ（５）を備え、この電動モータは、ステアリングシャフトと一体回転するロータ（１４）と、ロータの周囲を取り囲む環状のステータ（１５）と、環状のステータの周囲を取り囲む筒状のモータフレーム（９）とを含み、このモータフレームは、モータフレームの軸方向（Ｘ１）に離隔する一対の金属製の筒状の分割フレーム（３０，３１）を含み、ステータは、環状のステータコア（２０）と、このステータコアの内周に設けられたティース（２１）に巻回されたコイル（２２）とを含み、ステータコアの軸方向の一対の端部（２３，２４）の外周および各分割フレームの対応する端部（４１）の内周が、固定されていることを特徴とする車両用操舵装置（１）である。
【０００６】
本発明によれば、ステータコア自身に強度フレームとしての機能を果たさせることにより、モータフレームの一部の構成を省略することができる。これにより、電動モータの重量を低減し、軽量化された車両用操舵装置を得ることできる。
また、本発明において、上記ステータコアは、複数の積層鋼板製の分割コアを環状に組み合わせてなり、ステータコアの周方向（Ｚ１）に隣接する分割コアの一方に設けられた凸部（２６）が他方に設けられた凹部（２７）に嵌合されている場合がある。この場合、環状に組み合わされた分割コアの結合強度を高めることにより、ステータコア全体としての強度を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明において、上記一対の分割フレーム間において、ステータコアの外周を覆う合成樹脂製のカバー（３６）を備える場合がある。この場合、ステータコアの外周が塵や水に曝されることを防止できる。
また、本発明において、上記一対の分割フレーム間を連結する合成樹脂製の筒状フレーム（３７）を含む場合がある。この場合、ステータコアが塵や水に曝されることを防止できるとともに、一対の分割フレームを所定の強度で連結することができる。また、筒状フレームは、合成樹脂製であるので、電動モータの軽量化の妨げとはならない。
【０００８】
また、本発明において、上記ステータコアの軸方向の端部の外周に面取り（２５）が施されている場合がある。この場合、分割フレームをステータコアの軸方向の端部に嵌合させ易くすることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を模式的に示す一部断面図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２が連結されたステアリングシャフト３と、図示しない中間軸を介してステアリングシャフト３に連結されたラックアンドピニオン機構等のステアリング機構４とを備える。
【００１０】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に入力された操舵トルクをステアリング機構４に伝達するためのものであり、複数のシャフト（図示せず）によって構成されている。
また、ステアリングシャフト３に関連して、ステアリングシャフト３の周囲には、操舵補助用の電動モータ５と、筒状のジャケット６とが設けられている。
電動モータ５は、ステアリングシャフト３に同軸に連結されている。電動モータ５の出力がステアリングシャフト３を介してステアリング機構４に伝達されることにより、運転者の操舵が補助される。
【００１１】
また、ジャケット６は、互いに嵌合されたアッパージャケット７およびロアージャケット８を含み、ジャケット６には、ステアリングシャフト３が挿通されている。
ステアリングシャフト３は、上記ジャケット６と、電動モータ５の一部である筒状のモータフレーム９とに挿通されている。ジャケット６およびモータフレーム９は、複数の軸受１０を介してステアリングシャフト３を回転可能に支持している。すなわち、ジャケット６およびモータフレーム９によって、ステアリングシャフト３を回転可能に支持するステアリングコラム１１が構成されている。
【００１２】
ステアリングコラム１１は、アッパージャケット７およびモータフレーム９にそれぞれ連結された取付部材１２，１３を介して、車体の一部Ｂに取り付けられている。
図２は、電動モータ５およびその近傍を概略的に示す拡大断面図である。また、図３は、電動モータ５に備えられたステータ１５をステアリングシャフト３の軸方向Ｘ１から見た断面図であり、図４は、電動モータ５およびその近傍の側面図である。
【００１３】
以下では、図２〜図４を用いて、電動モータ５の構成について詳しく説明する。
図２を参照して、電動モータ５は、ステアリングシャフト３と一体回転するロータ１４と、ロータ１４の周囲を取り囲む環状のステータ１５と、ステータ１５の周囲を取り囲む上記モータフレーム９とを備えている。
ロータ１４は、筒状のロータコア１６と、ロータコア１６の外周に結合された筒状のロータマグネット１７とを含む。ロータコア１６は、ステアリングシャフト３の径方向Ｙ１に所定間隔を隔ててステアリングシャフト３を取り囲んでいる。ロータコア１６は、円板状の連結部材１８を介してステアリングシャフト３と一体回転可能に連結されている。
【００１４】
ロータマグネット１７は、複数の永久磁石（図示せず）によって構成されており、その外周面は、Ｎ極およびＳ極がロータマグネット１７の周方向に関して交互に入れ替わるような磁極となっている。
図２および図３を参照して、ステータ１５は、複数の分割コア１９を環状に組み合せてなる環状のステータコア２０と、各分割コア１９からステータコア２０の径方向内方に突出するティース２１と、各ティース２１に巻回されたコイル２２とを有する。
【００１５】
各分割コア１９およびそれに対応するティース２１は、積層鋼板によって一体に形成されている。具体的には、各分割コア１９およびそれに対応するティース２１は、電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いて形成される複数の鋼板を軸方向Ｘ１に積層させることによって一体に形成されている。電磁鋼板としては、例えば、表面処理されたケイ素鋼板等を用いることができる。
【００１６】
また、軸方向Ｘ１に関する各分割コア１９の一対の端部の外周には、面取りが施されている。すなわち、図２に示すように、軸方向Ｘ１に関するステータコア２０の一対の端部２３，２４の外周には、上記面取りによって構成される環状の面取り部２５が形成されている。
一方、図３に示すように、ステータコア２０の周方向Ｚ１に関する各分割コア１９の一方の端部には、周方向Ｚ１に突出する凸部２６が形成され、他方の端部には、周方向Ｚ１に凹む凹部２７が形成されている。凸部２６および凹部２７は、軸方向Ｘ１（図３では紙面に垂直な方向）に沿って延びており、各凸部２６は、隣接する分割コア１９の凹部２７に嵌合されている。これにより、環状に組み合わされた複数の分割コア１９の結合強度を高め、ステータコア２０全体としての強度を向上させることができる。
【００１７】
ティース２１は、平面視において概ねＴ型形状をなしており、分割コア１９の内周面からステータコア２０の径方向内方に突出する主体部２８と、主体部２８の先端から周方向Ｚ１の両側に延びる延設部２９とを有する。上記コイル２２は、主体部２８に巻回されている。また、各延設部２９とこれに隣接する延設部２９との間には、周方向Ｚ１に関して所定の間隔が空けられている。
【００１８】
再び図２を参照して、モータフレーム９は、モータフレーム９の軸方向（図２では軸方向Ｘ１と同一方向）に離隔して配置された一対の分割フレーム３０，３１を含む。各分割フレーム３０，３１は、例えば鉄やアルミニウム等の金属によって形成されており、筒状部３２と、軸方向Ｘ１に関する筒状部３２の一方の端部から径方向Ｙ１内方に延びる環状の端壁３３とを有している。
【００１９】
各端壁３３には、ステアリングシャフト３が挿通する挿通孔３４が形成され、挿通孔３４の内周には、ステアリングシャフト３を回転可能に支持する軸受１０を保持するための軸受保持部３５が設けられている。また、上方側（操舵部材２側）の分割フレーム３０には、上記ロアージャケット８の端部が連結されており、下方側（ステアリング機構４側）の分割フレーム３１には、上記取付部材１３が連結されている。
【００２０】
これら一対の分割フレーム３０，３１は、それぞれ、軸方向Ｘ１に関するステータコア２０の一対の端部２３，２４に嵌め合わされて固定されている。具体的には、ステータコア２０の一対の端部２３，２４の外周および各分割フレーム３０，３１の筒状部３２の対応する端部４１の内周が、例えば焼きばめや圧入によって互いに嵌め合わされて固定されている。
【００２１】
また、図２および図４に示すように、一対の分割フレーム３０，３１の間には、ステータコア２０の外周を覆う筒状のカバー３６が設けられている。筒状のカバー３６は、合成樹脂製または合成ゴム製であり、このカバー３６によって一対の分割フレーム３０，３１間が隙間なく埋められている。これにより、ステータコア２０の外周が塵や水に曝されることを防止することができる。したがって、電動モータ５内に塵や水が進入することを防止できるので、電動モータ５が破損することを低減できる。
【００２２】
なお、カバー３６は、予め筒状に形成されたものをステータコア２０に嵌め合わせてもよいし、ステータコア２０の外周に合成樹脂を塗布して形成された被膜によってカバー３６を構成してもよい。
以上のように本実施形態では、ステータコア２０が所定の強度を有する積層鋼板によって形成されているので、ステータコア２０に剥がれ等の破損を生じさせることなく、ステータコア２０に一対の分割フレーム３０，３１を嵌合させることができる。また、ステータコア２０の端部２３，２４には、上記面取り部２５が設けられているので、一対の分割フレーム３０，３１を容易に嵌合させることができる。
【００２３】
さらに、各凸部２６を対応する凹部２７に嵌合させて複数の分割コア１９を組み合せることにより、ステータコア２０全体としての強度を向上させることができる。したがって、ステータコア２０自身に強度フレームとしての機能を果たさせることができるので、モータフレーム９の一部の構成を省略することができる。これにより、電動モータ５の重量を低減し、軽量化された電動パワーステアリング装置１を得ることができる。
【００２４】
なお、上記面取り部２５に代えて、ステータコア２０の端部２３，２４の角部に例えば研磨を施し、当該角部を滑らかな形状としてもよい。これにより、一対の分割フレーム３０，３１をステータコア２０の端部２３，２４に容易に嵌合させることができる。
図５は、本発明の別の実施形態に係る電動モータ５およびその近傍の側面図である。この図５において、上述の図２および図４に示された各部と同等の構成部分については、図２および図４と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図５を参照して、本実施の形態が上述の実施形態と主に相違するのは、一対の分割フレーム３０，３１の間を連結する合成樹脂製の筒状フレーム３７が設けられていることにある。筒状フレーム３７は、一対の分割フレーム３０，３１間を隙間なく埋めるようにして配置されている。また、各分割フレーム３０，３１および筒状フレーム３７は、軸方向Ｘ１に関する筒状フレーム３７の一対の端部に形成された凸部３８を、各分割フレーム３０，３１の筒状部３２の端部４１に形成された対応する凹部３９に嵌合させることにより、互いに連結されている。
【００２６】
本実施形態では、筒状フレーム３７によって、電動モータ５内に塵や水が進入することを防止することができる。また、筒状フレーム３７によって一対の分割フレーム３０，３１を所定の強度で連結することにより、ステータコア２０を確実に保持することができる。
なお、各分割フレーム３０，３１と筒状カバー３６または筒状フレーム３７は、図６に示すように、ボルト等の締結部材４０を用いて互いに連結されていてもよいし、接着等の他の方法によって互いに連結されていてもよい。
【００２７】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、一対の分割フレーム３０，３１間にカバー３６または筒状フレーム３７を設ける場合について説明したが、これらカバー３６または筒状フレーム３７を省略した構成としてもよい。この場合、ステータコア
２０の分割コア１９を構成する積層鋼板の各鋼板自体が絶縁被膜により被覆されているので、ステータコア２０が塵や水に曝されても問題はない。ただし、互いに隣接する分割コア１９を周方向Ｚ１に関して隙間なく結合させることが好ましい。これにより、カバー３６または筒状フレーム３７がなくても、電動モータ５内に塵や水が進入することを防止できるとともに、上述の構成よりも電動モータ５を軽量化することができる。
【００２８】
また、上述の実施形態では、車両操舵装置が電動パワーステアリング装置１である場合について説明したが、電動パワーステアリング装置１以外の車両用操舵装置にも本発明を適用することできる。例えば、自動操舵装置や、操舵部材の操舵角に対する車輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変操舵装置等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を模式的に示す一部断面図である。
【図２】電動モータおよびその近傍を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】電動モータに備えられたステータをステアリングシャフトの軸方向から見た断面図である。
【図４】電動モータおよびその近傍の側面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る電動モータおよびその近傍の側面図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る一対の分割フレームと筒状カバーまたは筒状フレームとの連結状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２・・・操舵部材、３・・・ステアリングシャフト、５・・・電動モータ、９・・・モータフレーム、１４・・・ロータ、１５・・・ステータ、２０・・・ステータコア、２１・・・ティース、２２・・・コイル、２３，２４・・・端部（ステータコアの軸方向の一対の端部）、２５・・・面取り部（面取り）、２６・・・凸部、２７・・・凹部、３０，３１・・・分割フレーム、３６・・・カバー、３７・・・筒状フレーム、４１・・・端部（分割フレームの対応する端部）、Ｘ１・・・軸方向（モータフレームの軸方向）、Ｚ１・・・周方向（ステータコアの周方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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