(57)【要約】【課題】  部品点数を削減しつつ、組み付け容易性を確保可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  操舵軸に設けられたウォームホイールと、前記操舵軸に操舵アシストトルクを付与するブラシレス型の電動モータと、前記電動モータの出力軸である出力軸部と、この出力軸部と一体に形成され、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフト部とを有する一体シャフトと、前記一体シャフトの両端部を軸支する一対の軸受けとを有する電動パワーステアリング装置とした。【選択図】        図１
2005231397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵軸に設けられたウォームホイールと、
前記操舵軸に操舵アシストトルクを付与するブラシレス型の電動モータと、
前記電動モータの出力軸である出力軸部と、この出力軸部と一体に形成され、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフト部とを有する一体シャフトと、
前記一体シャフトの両端部を軸支する一対の回転軸受けと、
を有す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、運転者の操舵力を電動モータによりアシストするパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のパワーステアリング装置が知られている。この装置では、ブラシを有する電動モータの出力軸とウォームシャフトとが一体のシャフトとして形成されている。この一体のシャフトは、モータ側とウォームギヤ側の両端およびその中間部に軸受けが設けられ、一体のシャフトを軸支している。
【特許文献１】特開平７−１３７６４４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のパワーステアリング装置にあっては、装置の小型化に伴い、中間部に設けられた軸受けを廃止し、一体のシャフトの両端部のみで軸支しようとした場合、ウォームギヤとウォームシャフトの適正なバックラッシを確保しつつブラシやコンミテータ等にも不要な応力が係ることなく組み付けなければならないため、組み付け作業が煩雑化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、部品点数を削減しつつ、組み付け容易性を確保可能な電動パワーステアリング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、操舵軸に設けられたウォームホイールと、前記操舵軸に操舵アシストトルクを付与するブラシレス型の電動モータと、前記電動モータの出力軸である出力軸部と、この出力軸部と一体に形成され、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフト部とを有する一体シャフトと、前記一体シャフトの両端部を軸支する一対の回転軸受けとを有する電動パワーステアリング装置とした。
【０００６】
よって、一体シャフトはその両端部のみを軸受けによって軸支されているため、一体シャフトの中間部に軸受けを有さず、装置全体を小型化することができる。また、ブラシ付きモータのようにブラシやコンミテータを構成要素としていないため、組み付け時にブラシやコンミテータを変形させる等の問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の電動パワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は実施例１における電動パワーステアリング装置の全体構成を表す斜視図である。電動パワーステアリング装置は、トルクセンサハウジング８と、ウォームハウジング１３と、モータハウジング２２から構成されている。トルクセンサハウジング８内にはインプットシャフト１が設けられ、ウォームハウジング１３内にはピニオンシャフト２が設けられている。モータハウジング２２内には、後述するブラシレスモータ２０が収装され、インプットシャフト１及びピニオンシャフト２に対し径方向から組み付けられている。
【０００９】
図２は電動パワーステアリング装置のインプットシャフト１及びピニオンシャフト２付近におけるII−II断面図である。インプットシャフト１とピニオンシャフト２はトーションバー３を介して接続されている。インプットシャフト１は、トルクセンサハウジング８のセンサ収装部８ａに対し軸受け１５を介して支持されると共に、ピニオンシャフト２の端部によって相対回転可能に支持されている。インプットシャフト１とトルクセンサハウジング８の開口部の間にはダストシール１４が設けられ、ユニット内へのゴミ等の進入を防止している。
【００１０】
インプットシャフト１の外周であって、トルクセンサハウジング８内周にはトルクセンサ９が設けられている。このトルクセンサ９は、インプットシャフト１と一体に回転する複数の窓を有するインナリング９ａと、ピニオンシャフト２と一体に回転する複数の窓を有するアウタリング９ｂと、アウタリング９ｂの外周であってトルクセンサハウジング８内周に設けられた二組のコイル９ｃから構成されている。
【００１１】
運転者の操舵によりトーションバー３が捩れ、インプットシャフト１とピニオンシャフト２が相対回転すると、コイル９ｃのインピーダンス変化が検出され、トルクセンサ信号を出力する。尚、トルクセンサハウジング８は樹脂で成型されているため、軸受け１５やコイル９ｃをインサート成型により一体成型とする構成としてもよい。
【００１２】
トルクセンサハウジング８のインプットシャフト１の外周を取り囲むドーナツ状スペースには、基板支持部８ｂが設けられている。基板支持部８ｂの外側には図１に示すように各種車両信号（車速、イグニッション等）を入力する車両信号用コネクタ１９が一体成型により設けられている。一方、基板支持部８ｂの内側には、制御回路基板７が取り付けられている。制御回路基板７上であって、ウォームギヤ１０と軸方向に重なる位置には、ブラシレスモータ２０の回転角を検出する回転角度センサ１８（ＭＲ素子等）が設けられている。このように、制御回路基板７上に回転角度センサ１８を設けることで、ウォームシャフト軸端部等にレゾルバ等を設ける必要が無く、構成のコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
制御回路基板７には、車両信号用コネクタ１９からの信号が入力される他、電動パワーステアリング制御回路、トルクセンサ信号処理回路、モータ回転数センサ、回転角度センサ信号処理回路、ブラシレスモータ駆動制御回路が一体に構成されている。尚、制御回路基板７を樹脂モールド等により、ウォームギヤ等のグリスから回路を保護している。
【００１４】
ピニオンシャフト２は、ウォームハウジング１３に対しロックナット１７で固定された軸受け１６を介して支持されている。また、ピニオンシャフト２の外周には、ウォームホイール１１が設けられ、ブラシレスモータ２０に接続されたウォームシャフト１２と噛合されている。
【００１５】
図３は電動パワーステアリング装置のウォームホイール１１及びブラシレスモータ２０付近におけるI−I断面図である。モータハウジング２２は、ウォームハウジング１３に対し、インプットシャフト１径方向側から取り付けられている。
【００１６】
モータハウジング２２内には、ブラシレスモータ２０を支持するモータ支持部２２ａと、ブラシレスモータ２０の駆動制御を行う駆動回路取付部２２ｂが設けられている。ウォームハウジング１３のモータハウジング２２取り付け側、及びモータハウジング２２のウォームハウジング１３取り付け側はそれぞれ開口しており、内部が連通状態で取り付けられる。
【００１７】
ブラシレスモータ２０は、外周にウォームギヤ１０が形成されたウォームシャフト１２と一体に回転するロータ２０ａと、モータ支持部２２ａに対しステータ２０ｃにより固定されたステータコイル２０ｂから構成されている。ウォームシャフト１２は、ステータ２０ｃに設けられた軸受け３３と、ウォームハウジング１３側に設けられた蓋材３５に設けられた軸受け３４により２点支持とされている。尚、蓋材３５の取り付け作用については後述する。
【００１８】
ブラシレスモータ２０のステータコイル２０ｂの一部は、ウォームホイール１１の一部と、ウォームシャフト１２の軸線に対し径方向にオーバーラップしつつ接触しないぎりぎりの位置に組み付けられ、ウォームシャフト１２の軸方向の短縮化を図っている。
【００１９】
駆動回路取付部２２ｂには、モータ駆動回路基板ブラケット２６が設けられ、モータ駆動回路基板ブラケット２６には、ブラシレスモータ２０を駆動制御するコンデンサ２４，リレー２７，コイル３０等が載置されている。このモータ駆動回路基板ブラケット２６と対向するモータハウジング２２内側にはパワートランジスタ２５が設けられている。
【００２０】
また、モータハウジング２２の外周であってパワートランジスタ２５の裏面側にはパワートランジスタ２５の熱を大気に放熱するヒートシンク２３が設けられている。このようにモータハウジング２２をヒートシンク２３として利用する場合、モータハウジング２２をアルミ等によって構成することが放熱性の観点から望ましい。
【００２１】
駆動回路取付部２２ｂには、電源ハーネス２９がモータハウジング２２の貫通部に設けられたグロメット２８を介して接続されている。また、駆動回路取付部２２ｂに設けられた駆動回路側コネクタ３２と制御回路基板７に設けられた制御回路側コネクタ３１とが、ウォームハウジング１３及びモータハウジング２２の接合部近傍において接続されている。このように、駆動回路をモータハウジング２２内に組み込むことで、モータへ大電流を流すハーネスを短くすることが可能となり、電気効率の向上及びコストの低減を図ることができる。
【００２２】
（組み付け作用）
図４は実施例１の電動パワーステアリング装置の組み付け作用を表す概略斜視図である。図４中に示す矢印を、説明のためｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向と規定する。それぞれの構成要素として、モータハウジング２２には、既に駆動回路やブラシレスモータ２０が組み付いた状態とする。トルクセンサハウジング８には、トルクセンサ９を含む制御回路基板７が組み付いた状態とする。ウォームハウジング１３には、軸受け１６が組み付いた状態とする。インプットシャフト１とピニオンシャフト２はトーションバー３により一体とされ、ピニオンシャフト２にはウォームホイール１１が組み付いた状態とする。
【００２３】
ステップ１：
ウォームハウジング１３内にウォームホイール１１が取り付けられたインプットシャフト１及びピニオンシャフト２をｙ軸方向上側から挿入する。
【００２４】
ステップ２：
モータハウジング２２をｘ軸方向手前側から奥側にウォームハウジング１３に組み付ける。このとき、ウォームシャフト１２を若干ｚ軸方向に傾けながら挿入し、所定位置まで挿入後、ウォームシャフト１２外周に設けられたウォームギヤ１０とウォームホイール１１と噛合させる。
【００２５】
ステップ３：
モータハウジング２２をウォームハウジング１３に組み付け後、ウォームシャフト１１のウォームギヤ側端部を支持する蓋材３５をｘ軸方向奥側から手前側に組み付ける。これにより、ウォームシャフト１１はモータハウジング２２側の軸受け３３と、蓋材３５側の軸受け３４による２点支持となる。
【００２６】
ステップ４：
トルクセンサハウジング８をｙ軸方向上側から組み付け、同時に制御回路側コネクタ３１と駆動回路側コネクタ３２を接続する。
【００２７】
ここで、本実施例の電動パワーステアリング装置と従来技術の電動パワーステアリング装置との対比について詳述する。
【００２８】
従来の電動パワーステアリング装置は、ブラシを有する電動モータが使用され、このブラシ型電動モータの出力軸とウォームシャフトが一体のシャフトとして形成されていた。この一体のシャフトは、モータ側とウォームギヤ側の両端及びその中間部に軸受けが設けられ、一体のシャフトを軸支している。しかしながら、装置の小型化に伴い、中間部に設けられた軸受けを廃止し、一体のシャフトの両端部のみで軸支しようとした場合、組み付け作業が煩雑化するという問題がある。
【００２９】
一体のシャフトの電動モータ側には、ロータと、コンミテータが設けられ、ウォームギヤ側にはウォームシャフトが形成される。仮に、この一体のシャフトをモータハウジング側に先に組み付けた場合、後にウォームシャフトをウォームホイールに噛み合わせながら一体のシャフトをギヤハウジング側に組み付けることになる。
【００３０】
この際、ウォームホイールとウォームシャフトとは、組み付けた状態でバックラッシが最小となるように設計されているため、ウォームギヤ側の軸受けが取り付けられるまでは、一体シャフトがウォームホイールから離れる方向に撓んだ状態となってしまう。すると、一体シャフト側に設けられるコンミテータと、ブラシとの間に過大な応力がかかり、それらに変形が生じる虞があるという問題がある。
【００３１】
逆に、一体のシャフトをウォームハウジング側に先に組み付けた場合、後に一体のシャフトをモータハウジング側に挿入しながら組み付けることになる。この際、一体のシャフトの電動モータ側端部には軸受けとブラシ部の組付を行わなければならないが、前者と同様にウォームシャフトとウォームホイールとが反発する方向に力が作用した状態で、一体のシャフトと、軸受け及びブラシの両方に組み付けなければならないため、組み付け作業が非常に煩雑になるという問題がある。
【００３２】
これに対し、本実施例１では、下記に列挙する作用効果が得られる。
(1)  一体シャフトであるウォームシャフト１２はその両端部のみを軸受け３３，３４によって軸支され、ウォームシャフト１２の中間部に軸受けを設けていない。よって、装置全体を小型化することができる。また、ブラシレスモータ２０を用いているため、ブラシ付きモータのようにブラシやコンミテータを有しないため、組み付け時にブラシやコンミテータを変形させる等の問題が発生しない。また、２点支持とすることで、軸受けの距離が長くなり、ウォームギヤ１０のバックラッシとモータのロータ・ステータコイルクリアランスの精度を向上することができる。
【００３３】
(2)  ブラシレスモータ２０を収容するモータハウジング２２と、ウォームギヤ１０を収容するウォームハウジング１３とは、内部が連通状態に形成されている。ブラシレスモータ２０は、ブラシ付きモータのようにブラシやコンミテータを有しておらず、ウォームギヤからのグリス等がブラシレスモータ側に付着しても使用上問題が生じない。よって、ブラシレスモータ２０側とウォームギヤ１０側とをシール部材や隔壁等で分割する必要が無く、レイアウト自由度が増し、より一層の装置の小型化を図ることができる。
【００３４】
(3)  ウォームハウジング１３とモータハウジング２２を別体として構成したため、モータハウジング２２にブラシレスモータ２０を組み付け後、ウォームハウジング１３側にウォームホイール１１を収容した状態で両ハウジングを組み付けることが可能となり、組み付け性の向上を図ることができる。
【００３５】
(4)  ウォームハウジング１３にモータハウジング２２を組み付け後、蓋材３５によってウォームシャフト１２を軸支することが可能となり、ウォームシャフト１２を容易に組み付けることができる。また、蓋材３５によりウォームシャフト１２の軸方向への付勢が可能となり、ガタツキを防止することができる。
【００３６】
(5)ブラシレスモータ２０のステータコイル２０ｂとウォームホイール１１とは、ウォームシャフト１２の軸線に対し径方向側にオーバーラップするようにレイアウトされている。すなわち、ステータコイル２０ｂとウォームホイール１１が接触しないぎりぎりの位置で組み付いているため、ウォームシャフト１２軸線方向の長さを最小限に抑制することができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、図５及び図６を用いて実施例２を説明する。
実施例１と共通する部分においては、説明を省略する。
実施例２では、実施例１におけるウォームシャフト１２が、ブラシレスモータ２０の出力軸部１２ａと、ウォームシャフト部１２ｂとから構成されている。この出力軸部１２ａとウォームシャフト部１２ｂは夫々別々に成形された後、出力軸部１２ａに設けられた凹部にウォームシャフト部１２ｂの凸部を圧入することにより一体としている。
このような構成としたことにより、ブラシレスモータ２０の設計変更を最小限に抑えることができるという効果がある。
【００３８】
また、実施例２では、ウォームハウジング１３の内側に支持部材３６が設けられている。図６に示すように、支持部材３６はウォームシャフト１２の外周面の一部を支持する支持面３６ａを有している。支持部材３６は、ウォームシャフト１２の外周面であって、ウォームホイール１１の反対側を支持することにより、ウォームシャフト１２に作用するウォームホイール１１からの反力を受けとめ、ウォームシャフト１２の剛性を高めることができる。また、支持部材３６はウォームホイール１１の反対側にのみ設けられるため、ウォームホイール１１やブラシレスモータ２０のステータコイル２０ｂに干渉することがない。
よって、装置の小型化を図りつつ、ウォームシャフト１２の剛性を高めることができる。
【００３９】
更に、上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４０】
（イ）  請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータを収容するモータハウジング部と、前記ウォームギヤを収容するギヤハウジング部とは、内部が連通状態に形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００４１】
電動モータがブラシやコンミテータを構成要素としないブラシレスモータであるため、ウォームギヤからのグリースが電動モータ側に付着しても、使用上問題が生じない。よって、電動モータ側とウォームギヤ側とをシール部材や隔壁等で分割する必要が無く、レイアウト自由が増し、より一層の装置の小型化を図ることができる。
【００４２】
（ロ）  上記（イ）記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータ及びウォームギヤを収容するハウジングは、電動モータを収容するモータハウジング部と、ウォームギヤを収容するギヤハウジング部とに分割形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００４３】
よって、モータハウジング部に電動モータを収容し、ギヤハウジング部にウォームホイールを収容した状態で、両者を結合するようにしたため、組み付け性の向上を図ることができる。
【００４４】
（ハ）  上記（ロ）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ギヤハウジング部は、ウォームシャフト部先端部が分割形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００４５】
ウォームシャフト部先端部がギヤハウジングと分割形成されることにより、ウォームシャフト部側軸受けをギヤハウジング外部から後組み付けすることが可能となり、一体シャフトを容易に組み付けることができる。
【００４６】
（ニ）  請求項１及び上記（イ），（ロ），（ハ）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータのステータと、前記ウォームホイールとを、前記一体シャフトの軸線に対し径方向側にオーバーラップするようにレイアウトされることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００４７】
よって、一体シャフトの軸線方向の長さを最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１におけるパワーステアリング装置を表す斜視図である。
【図２】実施例１におけるパワーステアリング装置のII−II断面図である。
【図３】実施例１におけるパワーステアリング装置のI−I断面図である。
【図４】実施例１におけるパワーステアリング装置の組み付け作用を表す概略斜視図である。
【図５】実施例２におけるパワーステアリング装置のI−I断面図である。
【図６】実施例２における支持部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  インプットシャフト
２  ピニオンシャフト
３  トーションバー
７  制御回路基板
８  トルクセンサハウジング
９  トルクセンサ
９ａ  インナリング
９ｂ  アウタリング
９ｃ  コイル
１０  ウォームギヤ
１１  ウォームホイール
１２  ウォームシャフト
１２ａ  出力軸部
１２ｂ  ウォームシャフト部
１３  ウォームハウジング
１４  ダストシール
１５  軸受け
１６  軸受け
１７  ロックナット
１８  回転角度センサ
１９  車両信号用コネクタ
２０  ブラシレスモータ
２０ａ  ロータ
２０ｂ  ステータコイル
２０ｃ  ステータ
２２  モータハウジング
２２ａ  モータ支持部
２２ｂ  駆動回路取付部
２３  ヒートシンク
２４  コンデンサ
２５  パワートランジスタ
２６  モータ駆動回路基板ブラケット
２７  リレー
２８  グロメット
２９  電源ハーネス
３０  コイル
３１  制御回路側コネクタ
３２  駆動回路側コネクタ
３３  軸受け
３４  軸受け
３５  蓋材
３６  支持部材
３６ａ  支持面
【図１】
2005231397.tif 000003
【図２】
2005231397.tif 000004
【図３】
2005231397.tif 000005
【図４】
2005231397.tif 000006
【図５】
2005231397.tif 000007
【図６】
2005231397.tif 000008