(57)【要約】【課題】小型で軽量なモータ、及び該モータを備える電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】円筒状のロータ４の一端側４ａ内部に対して軸受６の外輪が内嵌され、有底筒状のケース２の底壁２ａから突き出した支持突起２ｂに対して軸受６の内輪が外嵌され、ロータ４の他端側４ｂ内部に対して一端部５ａが嵌入されているモータ軸５が、ケース２の開口側の軸受７でのみ支持されている。ケース２の底壁２ａ側の軸受６をケース２内部に配することによってモータ１の軸長寸法が短くなり、延いてはモータ１が小型化される。また、モータ軸５がロータ４を貫通していないため、モータ軸５が短く、この結果、モータ１が軽量化される。【選択図】図１
2008219977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のケースと、
該ケースに収容されており、共に筒状のステータ及びロータと
を備え、
該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、
前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、
該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの一端側に対して内嵌されている第１の軸受と、
一端部が、前記支持突起から離隔して前記ロータの他端側に対して内嵌されており、他端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、
前記他端部を支持する第２の軸受と
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項２】
有底筒状のケースと、
該ケースに収容されている筒状のステータ及び有底筒状のロータと
を備え、
該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、
前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、
該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの開口側に対して内嵌されている第１の軸受と、
前記ロータの底側に一体に設けられて、先端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、
前記先端部を支持する第２の軸受と
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項３】
前記支持突起は、前記ケースの底壁内面の軸心位置に一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
操舵部材に加えられた操舵トルク値を検出するトルクセンサと、
操舵補助用のモータと、
前記トルクセンサが検出した操舵トルク値に基づいて前記モータを駆動制御する駆動制御部と
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータは、請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば操舵を補助するためのモータ、及び該モータを備え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、ステアリングホイールの回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に加えて操舵を補助するものであり、操舵補助機構の一部をなすモータの取付け位置によりピニオンアシストタイプ、ラックアシストタイプ、コラムアシストタイプ等の形式に分類される。
【０００３】
ピニオンアシストタイプ及びラックアシストタイプには、エンジンルーム内にある操舵補助機構及び該操舵補助機構の一部をなすモータが取付けられており、エンジンルーム内の限られた空間への配置であるため、可及的にモータを小型化したいという要望がある。また、コラムアシストタイプには、ステアリング軸を支持するコラムケースの外側に操舵補助機構及び該操舵補助機構の一部をなすモータが取付けられており、車室内の運転者の足元空間を十分に確保するために、可及的にモータを小型化したいという要望がある。何れの場合も、特に、モータの軸長寸法を短くすることが重要であり、更に、モータは軽量化も要求されている。
【０００４】
図５は、従来のモータ１１の構成を略示する縦断面図である。以下では、軸心とはモータ１１の軸心をいう。
モータ１１は、有底円筒形状のケース１２と、ステータ１３と、ケース１２の内部で回転自在に支持された円筒形状のロータ１４とを備える。また、蓋部材１８がケース１２の開口を閉塞している。
【０００５】
ロータ１４の軸心位置には、ロータ１４を貫通するモータ軸１５が固定されている。このモータ軸１５の両端部は、ベアリング１６，１７により回転自在に支持されており、ベアリング１６，１７は、内輪をモータ軸１５側にしてケース１２に取付けられている。更に詳細には、ベアリング１７は蓋部材１８の外面に取り付けられることによって間接的にケース１２に取付けられており、ベアリング１６は、ケース１２内の底壁に設けられている凹部に取り付けられている。この凹部が形成されているため、ケース１２の底壁の一部は、ベアリング１６のサイズ分だけ外側へ突出している。
【０００６】
以上のように、モータ軸１５は、ケース１２の底壁側及び開口側に固定されているベアリング１６，１７によって両持ち支持されている。
ところで、従来の他の構成のモータは、ベアリングが、外輪をケース側、内輪をモータ軸側にして、ケースの底壁に形成された孔に対して内嵌されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０９９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のモータ１１は、ケース１２の底壁の一部が外側へ突出しているため、軸長寸法が長い。
また、モータの軸長寸法をモータ１１の軸長寸法より短くすべくベアリング１６をケース１２に対して内嵌させたとしても、重量はモータ１１の重量とほとんど変わらない。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、小型で軽量なモータ、及び該モータを備える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】
【０００９】
第１発明に係るモータは、有底筒状のケースと、該ケースに収容されており、共に筒状のステータ及びロータとを備え、該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの一端側に対して内嵌されている第１の軸受と、一端部が、前記支持突起から離隔して前記ロータの他端側に対して内嵌されており、他端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、前記他端部を支持する第２の軸受とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るモータは、有底筒状のケースと、該ケースに収容されている筒状のステータ及び有底筒状のロータとを備え、該ロータの両端側が軸受によって前記ケースに支持されているモータにおいて、前記ロータを支持するために、前記ケースの底壁内面に設けられている支持突起と、該支持突起に対して外嵌されており、前記ロータの開口側に対して内嵌されている第１の軸受と、前記ロータの底側に一体に設けられて、先端部が前記ケースの開口から突出しているモータ軸と、前記先端部を支持する第２の軸受とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るモータは、前記支持突起は、前記ケースの底壁内面の軸心位置に一体形成されていることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルク値を検出するトルクセンサと、操舵補助用のモータと、前記トルクセンサが検出した操舵トルク値に基づいて前記モータを駆動制御する駆動制御部とを備える電動パワーステアリング装置において、前記モータは、第１発明乃至第３発明の何れか一つのモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明のモータ又は第２発明のモータによる場合、ケース底壁側の軸受が、外輪をロータ側、内輪をケースの支持突起側にして、ケース内部に配されるため、モータの軸長寸法を短くすることができ、延いてはモータを小型化することができる。また、ケース開口側の軸受によって片持ち支持されたモータ軸がロータを貫通しないため、モータ軸を短くすることができ、この結果、モータを軽量化することができる。
【００１４】
第３発明のモータによる場合、支持突起がケースに一体形成されているため、部品点数、加工及び組立工数を削減することができ、更に、ロータとステータとの同軸精度を向上させることができる。
【００１５】
第４発明の電動パワーステアリング装置による場合、小型軽量化されたモータを備えるため、装置をコンパクトに構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明に係るモータ１の構成を略示する縦断面図である。以下では、軸心とはモータ１の軸心をいう。
モータ１は有底円筒形状のケース２を備え、ケース２は、共に円筒形状のステータ３及びロータ４を収容している。ステータ３はケース２の内周面に対して嵌合固定されることによってステータ３の径方向中心位置とモータ１の軸心位置とを一致させており、ロータ４は、ステータ３に対し、軸長方向に両端位置を揃え、径方向にわずかなエアギャップを隔てて対向配置されている。
【００１８】
更にモータ１は、軸心位置に沿ってケース２の開口に挿入されているモータ軸５と、ロータ４をケース２の内部で回転自在に支持するための軸受６，７と、軸心位置をモータ軸５に遊貫され、また、ケース２の開口を閉塞する円盤状の蓋部材８とを備える。
【００１９】
ケース２の底壁２ａ内面の軸心位置には、円柱状の支持突起２ｂが一体に形成されており、支持突起２ｂに対して軸受６が外嵌されている。つまり軸受６の内輪は、ケース２の支持突起２ｂ外周面側に配されている。
ロータ４の一端側４ａの内径は、他端側４ｂの内径よりも大きい。即ち、一端側４ａは他端側４ｂよりも肉薄に形成されており、この肉薄に形成されている一端側４ａがケース２底壁２ａ側に向けられて、軸受６に対して外嵌されていることによって、ロータ４が回転自在に軸受６に支持されている。つまり軸受６の外輪は、ロータ４内周面に対向している。
【００２０】
以上のようにして、ロータ４の一端側４ａが、軸受６によってケース２に支持されている。また、支持突起２ｂが底壁２ａ内面の軸心位置に一体形成されているため、軸受６を介して支持突起２ｂに対して外嵌されているロータ４と、ケース２に対して内嵌されているステータ３との同軸精度が向上している。
【００２１】
モータ軸５の一端部５ａ（具体的にはケース２内部側の端部）は、ロータ４の肉厚の他端側４ｂに対して内嵌されている。モータ軸５はロータ４を貫通しておらず、一端部５ａと支持突起２ｂとは離隔配置されている。
また、モータ軸５の中央部は、ケース２の開口を閉塞している蓋部材８に対して遊貫されている。
【００２２】
モータ軸５の他端部５ｂ（具体的にはケース２外部側の端部）は、ケース２外部へ突出し、更に、軸受７に対して内嵌されていることによって、回転自在に軸受７に支持されている。つまり、モータ軸５は軸受７によって片持ち支持されている。
ここで、軸受７は蓋部材８の外面に固定されている。
【００２３】
以上のようにして、ロータ４の他端側４ｂが、モータ軸５、軸受７及び蓋部材８を介してケース２に支持されており、ロータ４は、モータ軸５と一体に回転する。
【００２４】
このようなモータ１は、ケース２の底壁２ａの一部が外側へ突出していない。しかも、軸受６はロータ４の内部に配されており、ケース２とロータ４との間に軸受６配置用のスペースが別途設けられているわけではない。このため、モータ１の軸長寸法が短くされており、モータ１は小型である。
また、モータ軸５がロータ４を貫通しない分、短くされており、このため、モータ１は軽量である。しかも、ロータ４の軸長寸法（即ちロータ長）を短くする必要がないため、モータトルクは犠牲にならない。また、モータ軸５が短くなる分、イナーシャが小さくなり、モータ１の応答性が向上する。
【００２５】
更にまた、このような形状のケース２は、アルミニウムを用いたダイキャスト、深絞り加工、樹脂インサート成形等で容易に形成され、このとき支持突起２ｂが一体形成されるため、部品点数、加工及び組立工数が削減される。
また、ロータ４は、焼結及び冷間鍛造等で容易に形成される。
【００２６】
なお、ロータ４とモータ軸５とが別体である構成に限らず、一体であってもよい（後述する図２参照）。また、支持突起２ｂがケース２に一体に形成されている構成に限らず、別体であってもよい（後述する図３参照）。
【００２７】
図２は、本発明に係るモータ１の他の構成を略示する縦断面図である。
このモータ１は円筒形状のロータ４、及び、ロータ４とは別体のモータ軸５の代わりに、底が厚い有底円筒形状のロータ９１、及びロータ９１と一体に設けられているモータ軸９２を備える。このため、支持突起２ｂに対して外嵌されている軸受６は、ロータの開口側９１ａに対して内嵌されている。
モータ軸９２は、ロータ９１の底側９１ｂに一体に設けられて、先端部９２ｂがケース２の開口から突出している。更に、先端部９２ｂは、軸受７に対して内嵌されていることによって、回転自在に軸受７に支持されている。
【００２８】
このような構成であっても、モータ１は、ケース２の底壁２ａの一部が外側へ突出していない。しかも、軸受６はロータ９１の内部に配されており、ケース２とロータ９１との間に軸受６配置用のスペースが別途設けられているわけではない。このため、モータ１の軸長寸法が短くされており、モータ１は小型である。また、モータ軸９２がロータ９１を貫通しない分、短くされており、このため、モータ１は軽量である。しかも、ロータ９１のロータ長を短くする必要がないため、モータトルクは犠牲にならない。更に、モータ軸９２が短くなる分、イナーシャが小さくなり、モータ１の応答性が向上する。
更にまた、ロータ９１及びモータ軸９２は、例えば冷間鍛造で容易に一体形成される。
【００２９】
図３は、本発明に係るモータ１の更に他の構成を略示する拡大縦断面図である。
このモータ１が備えるケース２の底壁２ａ内面の軸心位置には、支持突起２ｂの代わりに凹部２ｄが形成されている。また、モータ１は、この凹部２ｄに嵌合する凸部を基端面に有し、先端部に対して軸受６が外嵌されている円柱状の支持突起２ｃを備える。
凹部２ｄは支持突起２ｃの位置決めのために形成されており、支持突起２ｃはケース２の底壁２ａ内面に、例えば接着によって固定されている。
この支持突起２ｃは、ケース２と別体であることを除けば、ケース２と一体の支持突起２ｂと同様の機能を有する。
【００３０】
図３に示すモータ１の場合、ケース２の形状が単純であるため、ケース２は安価に製作される。
また、ケース２と支持突起２ｃとを、異なる材質の材料で夫々形成することが可能である。例えば、ケース２の強度を向上させるために鉄を用いて形成する場合、支持突起２ｂを一体に有するケース２に比べて、非鉄製の支持突起２ｃが取り付けられている鉄製のケース２は遥かに軽量である。
更に、モータ１の設計の自由度が増す。例えば、ケース２と支持突起２ｃとの間に、軸心調整機構、ウォーム減速機のバックラッシ調整機構などを組み込んで、騒音、振動等の発生を抑制することが可能である。
【００３１】
以上のように構成されたモータ１は、例えば電動パワーステアリング装置の操舵補助用のモータとして用いられる。図４は、本発明に係るモータ１を備える電動パワーステアリング装置の一例を示す模式図である。
【００３２】
電動パワーステアリング装置は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックケース２１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸２０と、ラックケース２１の中途に交叉するピニオンハウジング３１の内部に回転自在に支持されたピニオン軸３０とを備える公知のラックピニオン式の舵取機構を備えている。ラックケース２１の両側から外部に突出するラック軸２０の両端は、各別のタイロッド２２，２２を介して左右の前輪２３，２３に連結され、またピニオンハウジング３１の一側から外部に突出するピニオン軸３０の上端は、ステアリング軸４０を介してステアリングホイール（操舵部材）４１に連結されている。
【００３３】
また、ピニオンハウジング３１の内部に延びるピニオン軸３０の下部にはピニオンが形成されており、該ピニオンは、ラックケース２１との交叉部において、ラック軸２０の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール４１が回転操作された場合、この回転がステアリング軸４０を介してピニオン軸３０に伝達され、ピニオン軸３０の回転がラック軸２０の軸長方向の移動に変換されることとなり、この移動により、左右の前輪２３，２３が各別のタイロッド２２，２２を介して押し引きされて舵取りがなされる。
【００３４】
ステアリング軸４０を支持するコラムハウジング４２の中途には、ステアリングホイール４１の回転操作によりステアリング軸４０に加わる操舵トルク値を検出するトルクセンサ５０が設けてあり、トルクセンサ５０よりも下位置にモータ１が取付けてある。
【００３５】
モータ１は、コラムハウジング４２の外側に軸心を略直交させて取付けてあり、例えば、コラムハウジング４２の内部に延びる出力端に固着されたウォームをステアリング軸４０に外嵌固定されたウォームホイールに噛合させ、モータ１の回転を、ウォーム及びウォームホイールにより減速してステアリング軸４０に伝えるように伝動構成されている。この構成によれば、モータ１の回転は、ステアリング軸４０に減速伝動され、ステアリング軸４０の下端に連設されたピニオン軸３０に回転力が付与されることとなり、この回転に応じて前述の如く行われる操舵が補助される。
【００３６】
モータ１は、アシスト制御部（駆動制御部）６０から図示しないモータ駆動回路を介して与えられる制御指令に従って駆動される。トルクセンサ５０による操舵トルクの検出値は、アシスト制御部６０に与えられ、アシスト制御部６０は、これに基づいてモータ１に制御指令を発し、モータ１の駆動電流を増減制御するアシスト制御動作を行なう。また、操舵補助用のモータ１にはモータ電流センサ７０が設けてあり、モータ電流センサ７０によるモータ１の駆動電流の検出値はアシスト制御部６０に与えられ、アシスト制御部６０は、このモータ電流値と駆動電流値との偏差を算出し、この偏差に基づいて操舵補助用のモータ１に供給する駆動電流を修正するフィードバック制御を行なう。
【００３７】
このように構成された電動パワーステアリング装置に用いられているモータ１は、軸長方向の長さを短縮し、小型化されている。従って、図に示すようにコラムハウジング４２の外側にモータ１を取付け、ステアリング軸４０に伝動構成してなるコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置においては、コラムハウジング４２の外側へのモータ１の突出長さを短縮することができ、車室内の運転者の足元空間を十分に確保することができるだけでなく、アシスト力を犠牲にすることなく狭いスペースに電動パワーステアリング装置を搭載できるようになり、車室内空間の拡大を図ることができる。
【００３８】
一方、ラックケース２１にモータ１を取付け、ラック軸２０に伝動構成してなるピニオンアシストタイプ及びラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置においては、モータ１が小型化されることにより、エンジンルームのスペースの確保につながり、例えば自動車衝突時の衝撃エネルギを吸収するためのクラッシャブルゾーンの確保や、中大型車向けにモータ１を大出力化した場合における設置スペースの確保がし易くなる。
なお、モータ１は、電動パワーステアリング装置以外の装置に備えられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るモータの構成を略示する縦断面図である。
【図２】本発明に係るモータの他の構成を略示する縦断面図である。
【図３】本発明に係るモータの更に他の構成を略示する拡大縦断面図である。
【図４】本発明に係るモータを備える電動パワーステアリング装置の一例を示す模式図である。
【図５】従来のモータの構成を略示する縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  モータ、２  ケース、２ａ  底壁、２ｂ，２ｃ  支持突起、３  ステータ、４，９１  ロータ、５，９２  モータ軸、６，７  軸受、４１  ステアリングホイール（操舵部材）、５０  トルクセンサ、６０  アシスト制御部（駆動制御部）
【図１】
2008219977.tif 000003
【図２】
2008219977.tif 000004
【図３】
2008219977.tif 000005
【図４】
2008219977.tif 000006
【図５】
2008219977.tif 000007