(57)【要約】【課題】コストの低減及び組み付けに際してのその作業性の向上を図ることができる円筒シャフトを提供する。【解決手段】塑性加工により形成されるロータ軸２５は、内周面に、被係合手段が係合されることで周方向に位置決め可能な位置決め形状部３６が形成されている。位置決め形状部３６は、断面多角形状に形成されている。ロータ軸２５の内周面には、ナット部３０を軸方向に係止するための係止面３３ｃが形成されており、位置決め形状部３６は、係止面３３ｃからナット部３０が装着される側と反対側に延びるように形成されている。また、係止面３３ｃからナット部３０が装着される側に延びるように凸部３７が形成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工により形成される円筒シャフトであって、
内周面に、被係合手段が係合されることで周方向に位置決め可能な位置決め形状部が形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒シャフトにおいて、
前記位置決め形状部は断面多角形状に形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項３】
請求項２に記載の円筒シャフトにおいて、
該円筒シャフトの内周面には、被係止部材を軸方向に係止するための係止面が形成されており、
前記位置決め形状部は、該係止面から前記被係止部材が装着される側と反対側に延びるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の円筒シャフトにおいて、
前記位置決め形状部の断面において、多角形状の直線状部の交差部分に一定径を有する円弧状部が形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項５】
請求項１に記載の円筒シャフトにおいて、
前記位置決め形状部は、円弧状部を含む断面非対称形状に形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項６】
請求項５に記載の円筒シャフトにおいて、
該円筒シャフトの内周面には、被係止部材を軸方向に係止するための係止面が形成されており、前記位置決め形状部は、肉薄部において前記円弧状部が形成されるものであって、前記係止面から被係止部材が装着される側と反対側に延びるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項７】
請求項３，４又は６に記載の円筒シャフトにおいて、
前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように凸部が形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項８】
請求項７に記載の円筒シャフトにおいて、
前記凸部の最高高さ部は軸方向に一定径となるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の円筒シャフトにおいて、
前記凸部の最高高さ部は、軸方向から見て該凸部が位置する部分の前記位置決め形状部と略同じ内径となるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項１０】
請求項３又は４に記載の円筒シャフトにおいて、
前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されており、
前記凸部は軸方向から見て前記位置決め形状部の直線状部に位置しており、前記最高高さ部の内径は該直線状部と同じ内径となるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項１１】
請求項６に記載の円筒シャフトにおいて、
前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されており、
前記凸部は軸方向から見て前記位置決め形状部の肉厚部に位置しており、前記最高高さ部の内径は該肉厚部と同じ内径となるように形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項１２】
請求項７〜１１のうち何れか１項に記載の円筒シャフトにおいて、
前記凸部には、前記位置決め形状部に向けて徐々に内径が小さくなる面取り部が形成されていることを特徴とする円筒シャフト。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうち何れか１項に記載の円筒シャフトが用いられたことを特徴とする
モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒シャフト及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータのロータは、円筒シャフトを備えている（特許文献１参照）。図９に示すように、パワーステアリング装置５１を構成するブラシレスモータ５３のハウジング５４の内周面にはステータ５５が固定され、ステータ５５の内側には、外周面にマグネット５６が取り付けられたロータ５７が所定の間隔を隔てて回転可能に収容されている。このロータ５７の回転が、ボールスクリュー機構５８を介して両端に図示しない車輪が連結されたラック軸５９を往復動させることにより、ステアリングホイール５２の操舵力がアシストされる。
【０００３】
ロータ５７にはラック軸５９が内挿されており、ロータ５７を構成する円筒シャフト６０には、図１０（ａ）に示すように端部に２面幅６１が形成されており、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように外周面にキー溝６２が形成されている。２面幅６１は、例えば、円筒シャフト６０端部にナットを締結する際の回り止めのために形成される。また、キー溝６２は、円筒シャフト６０に取着するセンサ等を位置決めするために形成される。
【特許文献１】特開２００２−２３４４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構成の円筒シャフト６０であると、円筒シャフト６０本体を形成した後に、２面幅６１やキー溝６２を形成するための追加工が必要となり工程数が増加するため、コスト増加を招いていた。また、円筒シャフト６０にセンサ等の取り付け作業を行う際に、キー溝６２に合わせてセンサの位置決めをするために円筒シャフト６０の表面において周方向にキー溝６２の位置を探し出す必要があり、作業性が悪かった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、コストの低減及び組み付けに際してのその作業性の向上を図ることができる円筒シャフト及びモータ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、塑性加工により形成される円筒シャフトであって、内周面に、被係合手段が係合されることで周方向に位置決め可能な位置決め形状部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の円筒シャフトにおいて、前記位置決め形状部は断面多角形状に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の円筒シャフトにおいて、該円筒シャフトの内周面には、被係止部材を軸方向に係止するための係止面が形成されており、前記位置決め形状部は、該係止面から、前記被係止部材が装着される側と反対側に延びるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の円筒シャフトにおいて、前記位置決め形状部の断面において、多角形状の直線状部の交差部分に一定径を有する円弧状部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の円筒シャフトにおいて、前記位置決め形状部は、円弧状部を含む断面非対称形状に形成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の円筒シャフトにおいて、該円筒シャフトの内周面には、被係止部材を軸方向に係止するための係止面が形成されており、前記位置決め形状部は、肉薄部において前記円弧状部が形成されるものであって、前記係止面から被係止部材が装着される側と反対側に延びるように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項３，４又は６に記載の円筒シャフトにおいて、前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の円筒シャフトにおいて、前記凸部の最高高さ部は軸方向に一定径となるように形成されていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の円筒シャフトにおいて、前記凸部の最高高さ部は、軸方向から見て該凸部が位置する部分の前記位置決め形状部と略同じ内径となるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明は、請求項３又は４に記載の円筒シャフトにおいて、前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されており、前記凸部は軸方向から見て前記位置決め形状部の直線状部に位置しており、前記最高高さ部の内径は該直線状部と同じ内径となるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１１に記載の発明は、請求項６に記載の円筒シャフトにおいて、前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されており、前記凸部は軸方向から見て前記位置決め形状部の肉厚部に位置しており、前記最高高さ部の内径は該肉厚部と同じ内径となるように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のうち何れか１項に記載の円筒シャフトにおいて、前記凸部には、前記位置決め形状部に向けて徐々に内径が小さくなる面取り部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のうち何れか１項に記載の円筒シャフトが用いられたことを特徴とするモータである。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、内周面に被係合手段が係合されることで周方向に位置決め可能な位置決め形状部が形成されているため、円筒シャフトの位置決め形状部に被係合手段を係合することで円筒シャフトを一定位置に保持することができる。このため、円筒シャフトを周方向に一定位置に位置決めして保持した状態で円筒シャフトに対して組み付け作業を行うことができる。また、このとき、円筒シャフトの位置決め形状部は、被係合手段により周方向の移動を規制された状態で保持されるので、円筒シャフトに外力として回転力が加わった際の回転トルクに耐えることができる。更には、位置決め形状部は円筒シャフトの内周面に形成されているので、円筒シャフトを内周面で保持して、外周面には何の障害もない状態で円筒シャフトに対して組み付け作業等を行うことができる。従って、円筒シャフトへの組み付けに際してその作業性を向上させることができる。
【００１６】
また、位置決め形状部は円筒シャフトの製造と同時に塑性加工により形成することができるので、フライス加工等の作業工数（コスト）を要す後工程を施すことなく簡易な方法で円筒シャフトに位置決め形状部を形成することができる。従って、円筒シャフトの製造及び組み付け作業において、コスト低減を図ることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、位置決め形状部の断面が多角形状とされているため、被係合部材の外周面全面により位置決め形状部を周方向に保持することができ、円筒シャフトの回転力を周方向に局所的に受ける場合と比較して、大きな回転トルクに耐えることができると共に周方向のバランスが安定する。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、係止面において位置決め形状部断面の角部分の肉厚が径方向に薄くなるので、塑性変形加工を良好に行うことができ、係止面の軸方向に対する直角度の精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の作用に加えて、位置決め形状部断面の多角形状において直線状部を繋ぐ部分が円弧状とされる。このため、この部分において円筒シャフトの肉厚が薄くなると共に円弧状部となるので、塑性加工時の部材の流れ性が一層向上し、より係止面の軸方向に対する直角度の精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、円弧状部が形成されていることにより、塑性加工時の部材の流れ性が向上し、精度良好の円筒シャフトを得ることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の作用に加えて、肉薄部において前記円弧状部が形成されるので、塑性加工時の部材の流れ性が一層向上し、係止面の軸方向に対する直角度を向上させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、請求項３，４又は６のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、係止面から被係止部材が装着される側に延びるように凸部が形成されているため、被係止部材を凸部に嵌合させて円筒シャフトに装着することができる。このため、被係止部材を円筒シャフト内に挿入するのみの簡易な作業で円筒シャフト内の所定位置に固定することができ、組み付けに際してその作業性の向上を図ることができる。それとともに、被係止部材を円筒シャフトに対して一体回転可能に固定することができ、円筒シャフト内部で空転するのを防止することができる。また、円筒シャフトに位置決め形状部を形成する際の塑性加工と同時に凸部を成することができるので、製造工程を増加させることなく簡易な方法で形成することができ、コスト低減することができる。このように、塑性加工により凸部を形成することができるため、パンチ加工などのように円筒シャフトに外力を加えることなく凸部を形成することができ、凸部を形成する際に円筒シャフトの真円度が崩れるのを防止することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の作用に加えて、凸部の最高高さ部は軸方向に一定径となるように形成されているため、凸部の形状は型構造上のアンダーカット形状とならない。このため、円筒シャフトを製造する際の内型を簡易な構成として製造工程を簡易にすることができ、コストを低減することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、請求項７又は８に記載の発明の作用に加えて、凸部の最高高さ部は、軸方向から見て該凸部が位置する部分の位置決め形状部と略同じ内径となるように形成されているため、凸部と位置決め形状部との間の段差を少なくすることができ、この部分において塑性加工時の部材の流れ性が良好となる。この結果、位置決め形状部と凸部とが連続する部分の寸法精度の高い円筒シャフトを得ることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項３又は４に記載の発明の作用に加えて、前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されている。このため、被係止部材を円筒シャフト内に挿入するのみの簡易な作業で円筒シャフト内の所定位置に固定することができ、組み付けに際してその作業性の向上を図ることができる。それとともに、被係止部材を円筒シャフトに対して一体回転可能に固定することができ、円筒シャフト内部で空転するのを防止することができる。また、円筒シャフトに位置決め形状部を形成する際の塑性加工と同時に凸部を成することができるので、製造工程を増加させることなく簡易な方法で形成することができ、コスト低減することができる。
【００２６】
また、凸部は軸方向から見て位置決め形状部の直線状部に位置しており、最高高さ部の内径は該直線状部と略同じ内径となるように形成されているため、軸方向に凸部と位置決め形状部との間の段差を少なくし略均一な連続面とすることができ、この部分において塑性加工時の部材の流れ性が良好となる。この結果、位置決め形状部と凸部とが連続する部分の寸法精度の高い円筒シャフトを得ることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明の作用に加えて、前記係止面から前記被係止部材が装着される側に延びるように、軸方向から見て最高高さ部が一定径となる凸部が形成されている。このため、被係止部材を円筒シャフト内に挿入するのみの簡易な作業で円筒シャフト内の所定位置に固定することができ、組み付けに際してその作業性の向上を図ることができる。それとともに、被係止部材を円筒シャフトに対して一体回転可能に固定することができ、円筒シャフト内部で空転するのを防止することができる。また、円筒シャフトに位置決め形状部を形成する際の塑性加工と同時に凸部を成することができるので、製造工程を増加させることなく簡易な方法で形成することができ、コスト低減することができる。
【００２８】
また、凸部は軸方向から見て位置決め形状部の肉厚部に位置しており、最高高さ部の内径は該肉厚部と同じ内径となるように形成されているため、軸方向に凸部と位置決め形状部との間の段差を少なくし略均一な連続面とすることができ、この部分において塑性加工時の部材の流れ性が良好となる。この結果、位置決め形状部と凸部とが連続する部分の寸法精度の高い円筒シャフトを得ることができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項７〜１１のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、凸部には位置決め形状部に向けて徐々に内径が小さくなる面取り部が形成されているため、係止部材を円筒シャフト内にスムーズに挿入することができる。
【００３０】
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１〜１２のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、円筒シャフトを周方向に安定して位置固定した状態で、モータの組み付け作業を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、組み付けに際してコストの低減及び組み付けに際してのその作業性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。
図１に示すように、パワーステアリング装置１は、ラック・アンド・ピニオン式の操舵装置２に取り付けられており、車両のステアリングホイール３の操舵力をアシストするようになっている。パワーステアリング装置１は、給電装置４と、ステアリングラック５と、本発明にかかるモータとしてのブラシレスモータ６とを備えている。
【００３３】
図２に示すように、給電装置４は、カプラ７と端子８とバスバー９とを備えている。
カプラ７は、電力供給用の図示しないコネクタを装着できるように構成され、コネクタに接続可能な端子８を備えている。端子８の先端はバスバー９に電気的に接続され、バスバー９はブラシレスモータ６に電気的に接続されている。つまり、給電装置４はブラシレスモータ６に電力を供給するためのものである。
【００３４】
ブラシレスモータ６を構成するハウジング１０は略円筒形状をなしており、ハウジング１０にはレゾルバ１１を構成するレゾルバ用ステータ１２が取り付けられている。レゾルバ用ステータ１２は、略円筒形状のコア１３と、同コア１３に巻回される巻線１４とを備えて構成されている。コア１３は、金属板材をプレス打ち抜き加工することによって形成されるコアシートを複数枚積層することによって構成されている。
【００３５】
ハウジング１０には、レゾルバ１１からの検出信号を出力するためのレゾルバ用コネクタ１５が装着されている。レゾルバ用コネクタ１５は端子１６を備えており、端子１６はレゾルバ用ステータ１２の巻線１４に電気的に接続されている。レゾルバ用コネクタ１５には、図示しない外部コネクタが装着されるようになっている。
【００３６】
また、ハウジング１０の内周面１０ａには略円筒形状をなすステータ１７が固定されている。ステータ１７は、インシュレータ１８とコア１９と同コア１９に巻回される巻線２０とを備えている。
【００３７】
インシュレータ１８は、合成樹脂によって形成されており、コア１９に装着されることによって、巻線２０とコア１９との間の絶縁を図るためのものである。
コア１９は、磁性金属板材をプレス打ち抜き加工することによって形成される図示しないコアシートを複数積層することによって構成されている。コア１９の外周面１９ａ全体は、ハウジング１０の内周面１０ａに当接されている。そして、コア１９の内周部によってロータ収容孔２１が形成されている。
【００３８】
ステータ１７の内側（即ち、ロータ収容孔２１の内側）には、ロータ２２が回転可能に収容されている。ロータ２２は、ステータ１７の内側に所定の隙間を隔てて回転可能に収容されている。ロータ２２は、円筒状をなしており、ハウジング１０の両端部にそれぞれ設けられたベアリング２３を介して、ステータ１７に対して回転可能に支持されている。なお、ベアリング２３の軸方向に操舵装置２側（図２中右側）の端部は、ナット２４により締結されている。
【００３９】
図１に示すように、ロータ２２を構成する円筒シャフトとしてのロータ軸２５には、ステアリングラック５が挿通されている。ステアリングラック５は、回転不能な状態で軸方向（図１において左右方向）に往復動可能とされている。ステアリングラック５の両端は、タイロッド２６を介して図示しない車輪に連結されている。ステアリングラック５には、図示しないラックギヤ及びピニオンギヤを介してトルクセンサユニット２７の出力軸が連結されている。
【００４０】
トルクセンサユニット２７は、操舵装置２を構成するステアリングシャフト２８の回転トルクを検出するためのものであり、ステアリングシャフト２８は、ステアリングホイール３の操舵力をステアリングラック５に伝達させるためのものである。また、ロータ２２及びステアリングラック５は、ブラシレスモータ６に一体的に設けられたボールネジ機構２９によって連結されている。
【００４１】
図２に示すように、ボールネジ機構２９は、被係止部材としてのナット部３０とスクリュー部３１（図１参照）と複数のボール３２とを備えている。
ナット部３０は、ロータ軸２５の内周面に設けられている。スクリュー部３１は、ステアリングラック５の外周面に形成され、各ボール３２はナット部３０とスクリュー部３１との間に介在している。ブラシレスモータ６の回転によってステアリングラック５がボールネジ機構２９を介して往復動することにより、ステアリングホイール３の操舵力がアシストされる。
【００４２】
図３に示すように、ロータ２２を構成するロータ軸２５は筒状をなしており、鉄材によって形成されている。ロータ軸２５は、前記ボールネジ機構２９が設けられる側から軸方向に順に段部３３と、ロータ収容孔２１内に挿入される挿入部３４と、後記するレゾルバ用ロータ４４が取り付けられるレゾルバ固定部３５とが形成されている。そして、段部３３の挿入部３４側の端部には位置決め形状部３６が形成されている。更に、位置決め形状部３６のレゾルバ固定部３５とは反対側に、凸部３７が形成されている。
【００４３】
段部３３は、ロータ軸２５の開放された側（図３中左側）から大径部３３ａと小径部３３ｂとが形成されており、大径部３３ａと小径部３３ｂとの境目部分には径方向に係止面３３ｃが形成されている。大径部３３ａの内径は前記ボールネジ機構２９のナット部３０の外径と略同一とされている。ナット部３０は大径部３３ａに開放側から装着されて軸方向に係止面３３ｃに係止される（図２参照）。このとき、ナット部３０に形成された凹部３０ａが凸部３７に嵌合される。そして、小径部３３ｂは挿入部３４の内径と同一とされ、挿入部３４の内周面と連続している。また、段部３３の外径は、挿入部３４の外径よりもやや大きいものとされている。
【００４４】
位置決め形状部３６は、係止面３３ｃから挿入部３４側に向かって延びるように形成されている。図４（ａ）に、位置決め形状部３６を段部３３側から見た側面図を示す。図４（ａ）に示すように、位置決め形状部３６の断面形状は、変則的な略７角形状とされている。
【００４５】
ここで、図４（ｂ）を参照して位置決め形状部３６の形状について詳述する。
図４（ｂ）に示すように、位置決め形状部３６の断面形状は、ロータ軸２５の軸方向中心Ｐを中心とする正六角形状３６Ｂ（図中点線で示す。）において、１つの角部（図中下端に位置する角部）が平坦とされることで変則的な７角形状とされている。これにより、正六角形状３６Ｂにおける直線状部３６ａに加えて、直線状部３６ｂが形成されると共に直線状部３６ｂの両端部に角部３６ｃが形成されている。このため、軸方向中心Ｐから直線状部３６ａまでの距離ｒ１は、軸方向中心Ｐから直線状部３６ｂまでの距離ｒ２よりも大きくなっている。
【００４６】
また、正六角形状３６Ｂにおける直線状部３６ａの隣接する部分には、円弧状部３６ｄが形成されている。円弧状部３６ｄは、軸方向中心Ｐからの距離が一定とされている。このように、円弧状部３６ｄはロータ軸２５の肉薄部に形成されている。
【００４７】
ここで、被係合手段としての固定部材１００について説明する。
固定部材１００は、ロータ軸２５を周方向に位置決めして固定するためのものであり、ロータ軸２５に対して着脱自在である。固定部材１００は、係合部１０１を支持部１０２により支持可能な構成とされており、係合部１０１の先端部には嵌合部１０１ａが設けられている。係合部１０１は、ロータ軸２５を構成する段部３３の大径部３３ａよりもやや小さい径を有している。嵌合部１０１ａは、位置決め形状部３６と略同一の形状を有しており、本実施形態では図４（ａ）及び（ｂ）に示すように変則的な７角形状に形成されている。
【００４８】
この固定部材１００を、ロータ軸２５の段部３３側から挿入すると、嵌合部１０１ａが位置決め形状部３６内に嵌め込まれる。すると、嵌合部１０１ａの先端面は位置決め形状部３６の挿入部３４側の面に係止され、軸方向の移動を禁止されて係止される。その状態で支持部１０２を固定すれば、ロータ軸２５は周方向に回転することができないため、周方向に位置決めされて固定されることとなる。
【００４９】
詳しくは、図４（ｂ）に示すように、軸方向中心Ｐから直線状部３６ａまでの距離ｒ１と、軸方向中心Ｐから直線状部３６ｂまでの距離ｒ２とは異なる（距離ｒ１＞距離ｒ２）。そして、位置決め形状部３６の断面は、正六角形状３６Ｂの角部のうち１つの角部のみが平坦とされて形成されているため、直線状部３６ｂにより周方向の位置決めが可能である。つまり、位置決め形状部３６に対して、適正な方向でなければ、固定部材１００の嵌合部１０１ａを挿入することができない。
【００５０】
また、前記凸部３７は、係止面３３ｃから挿入部３４とは反対側、即ち図２に示すようにナット部３０が装着される側に延びるように形成されている。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸部３７は、最高高さ部としての略台形状の台形部３７ａと、台形部３７ａの端部に形成された面取り部３７ｂとを備える。
【００５１】
台形部３７ａは、軸方向から見て略台形状に形成されており、軸方向に内径が一定径となるように形成されている。台形部３７ａの内径は、台形部３７ａが軸方向に隣接する部分の位置決め形状部３６の内径である距離ｒ２（図４（ａ），（ｂ）参照）よりも大きくなるように形成されている。また、面取り部３７ｂは、位置決め形状部３６に向けて徐々に内径が小さくなるように形成されている。この凸部３７にナット部３０の凹部３０ａが嵌合される。
【００５２】
図３に示すように、挿入部３４には、略円筒形状をなす介在部材３８が外挿されている。介在部材３８は、後記するマグネット４２とレゾルバ用ロータ４４との間に配置されている。介在部材３８は、マグネット４２が挿入部３４から抜けるのを防止するためのものである。介在部材３８は、ロータ軸２５と同一の磁性材料である鉄材によって形成されている。介在部材３８の外径は段部３３の外径と同一になっており、介在部材３８の内径は挿入部３４の外径とほぼ同一となっている。そのため、挿入部３４の外周面には収容溝３９が形成される。
【００５３】
段部３３の外径は挿入部３４の外径よりも大きくなっており、挿入部３４の外径はロータ収容孔２１の内径よりもやや小さくなっている。レゾルバ固定部３５の外径は挿入部３４の外径よりもやや小さくなっている。介在部材３８の外周面には、断面略円弧状をなす係合凹部４０が形成されている。係合凹部４０は介在部材３８の周方向に延びている。また、段部３３の外周面には、断面略円弧状をなす係合凹部４１が形成されている。係合凹部４１はロータ軸２５の周方向に延びている。係合凹部４１の幅及び深さは、係合凹部４０の幅及び深さと同一となっている。
【００５４】
前記収容溝３９は、ロータ軸２５の軸方向において係合凹部４０，４１間に、ロータ軸２５の軸方向において図２に示すコア１９の内周面（ロータ収容孔２１の内側面）と向かい合う箇所に配置されている。収容溝３９は、ロータ軸２５の周方向に延びており、断面矩形状をなしている。収容溝３９は、各係合凹部４０，４１よりもロータ軸２５の軸方向に幅広に、径方向に深くなるように形成されている。
【００５５】
収容溝３９内には、略円筒形状をなすマグネット４２が収容されている。マグネット４２は、周方向に異極となる磁石が交互に配置されることによって構成されている。本実施形態においては、マグネット４２は、Ｎｄ―Ｆｅ―Ｂ系焼結磁石（ネオジウム磁石）が用いられている。
【００５６】
図３において、マグネット４２の外周面は収容溝３９の開口部から突出されている。そして、マグネット４２の内周面は収容溝３９の外周面から離間されている。また、ロータ軸２５の軸方向において、マグネット４２の段部３３側の端面は収容溝３９の端面と離間され、レゾルバ固定部３５側の端面は介在部材３８の端面と離間されている。即ち、マグネット４２は径方向においてロータ軸２５（収容溝３９）との間に隙間が形成されると共に、軸方向において収容溝３９との間に隙間が形成されている。そして、マグネット４２は収容溝３９に接着剤４３を介して固着されている。この固着は、マグネット４２の内周面、又はロータ軸２５の収容溝３９の外周面に接着剤４３を塗布し、マグネット４２を収容溝３９内に挿入することにより行われる。なお、接着剤４３には、弾性を有するシリコン系接着剤やウレタン系接着剤が用いられている。
【００５７】
図２に示すように、前記レゾルバ固定部３５の外周面３５ａには、前記レゾルバ１１を構成するレゾルバ用ロータ４４が外挿されている。レゾルバ用ロータ４４は、金属板材をプレス打ち抜き加工することによって形成されるコアシートを複数枚積層することによって構成されている。そして、このレゾルバ用ロータ４４と前記レゾルバ用ステータ１２とで、ブラシレスモータ６のロータ２２の回転位置を検出するための可変リラクタンス型のレゾルバ１１が構成されている。
【００５８】
前記レゾルバ固定部３５の外周面３５ａにはストッパ４５が外挿されている。ストッパ４５は、略円筒形状をしており、レゾルバ用ロータ４４がレゾルバ固定部３５から抜けるのを防止するためのものである。ストッパ４５の外径はレゾルバ用ロータ４４の外径よりも小さくなっている。
【００５９】
図３に示すように、ロータ軸２５には、略円筒形状をなすカバー４６が外挿されている。カバー４６は、非磁性材料（本実施形態ではステンレス鋼材）によって形成されている。カバー４６は、段部３３の外周面の一部、介在部材３８の外周面の一部及びマグネット４２の外周面全体を覆うようになっている。カバー４６の内径はマグネット４２の外径よりもやや大きくなっている。カバー４６のロータ軸２５の軸方向における両端部には、係合部４７が係合凹部４０，４１の内側面に向けて押出形成されている。そのため、カバー４６はロータ軸２５と一体回転可能に固定されている。各係合部４７はカバー４６の周方向に延びている。各係合部４７は、係合凹部４０，４１の内側面に密着するため、係合凹部４０，４１とほぼ同一の断面略円弧形状をなしている。各係合部４７の形成時において、カバー４６全体はロータ軸２５側に押圧されるようになっている。ここで、マグネット４２の外周面は収容溝３９の開口部から突出していることから、カバー４６の内周面はマグネット４２の外周面に圧接されるようになっている。
【００６０】
上記の構成において、ブラシレスモータ６は、ステータ１７に図示しない駆動回路から給電装置４を介して駆動電圧が供給され、ステータ１７にて回転磁界が発生し、ロータ軸２５が回転する。
【００６１】
（製造方法）
次に、上記のロータ軸２５の製造方法、及びロータ２２の組み付け方法について説明する。
【００６２】
先ず、図７（ａ）に示す金型４８を用いて、ロータ軸２５が形成される。
金型４８は、固定金型４８ａと可動金型４８ｂとを備えている。固定金型４８ａと可動金型４８ｂとは軸方向に着脱自在とされている。固定金型４８ａは可動金型４８ｂ側から拡径するテーパ形状とされており、可動金型４８ｂは上記のロータ軸２５の内周と同じ形状とされている。
【００６３】
図７（ｂ）に示すように、金型４８の固定金型４８ａと可動金型４８ｂとが嵌合された状態で、可動金型４８ｂ側から円筒状の鉄材２５Ｂが挿入される。鉄材２５Ｂは、可動金型４８ｂ側から挿入されて、固定金型４８ａのテーパ面で係止される。
【００６４】
このように金型４８に軸方向に位置を固定された鉄材２５Ｂは、この状態で外周側から鍛造されて、金型４８の外周面に圧接される。これにより、ロータ軸２５の内周面の形状が形成された後、旋盤加工等により外周面に加工が施されて、図７（ｃ）に示すようにロータ軸２５が完成する。
【００６５】
金型４８に設置された状態でロータ軸２５が完成した後、ロータ軸２５の内部から金型４８が外される。先ず、可動金型４８ｂがロータ軸２５とともに固定金型４８ａから外される。そして、図７（ｃ）において、可動金型４８ｂを図中上方向に、ロータ軸２５を図中下方向に移動させることで、ロータ軸２５を可動金型４８ｂから取り外す。
【００６６】
そうすると、ロータ軸２５の内周面には、固定金型４８ａと反対側から、段部３３の大径部３３ａ、段部３３の小径部３３ｂ、挿入部３４の内周面、レゾルバ固定部３５の内周面が、この順に形成される。それと同時に、大径部３３ａに凸部３７が形成され、小径部３３ｂに位置決め形状部３６が形成される。このとき、ロータ軸２５の内周面は可動金型４８ｂに対してアンダーカット形状とならないため、少ない工程数で可動金型４８ｂからロータ軸２５を外すことができる。
【００６７】
仮に、このとき凸部３７が形成されない場合、追加工により例えば図８に示すような凸部７１を大径部３３ａに形成する。凸部７１を形成するには、ロータ軸２５を固定部材に固定した状態で、ロータ軸２５の外側から凸部３７に相当する位置にポンチ加工を行って形成する方法がある。しかし、ポンチ加工のようにロータ軸２５を外側から押し出す外力を加えると、塑性加工により形成されたロータ軸２５の真円形状が崩れてしまう場合がある。そうすると、ナット部３０の装着が不可能となってしまう。あるいは、挿入部３４の外周面が歪み、マグネット４２等の固定に支障を生じる。そして、ロータ軸２５内周面の真円度を修正するための加工は、凸部７１が形成されたために行うことができない。しかし、本実施形態においては、ロータ軸２５を製造するための塑性加工を行う際に同時に凸部３７を形成するため、ロータ軸２５内周面あるいは外周面を真円状とするとともに凸部３７を形成することができる。
【００６８】
次に、ロータ２２の組み付け工程について説明する。
先ず、図５に示す固定部材１００にロータ軸２５が固定される。このとき、ロータ軸２５は、位置決め形状部３６が固定部材１００の嵌合部１０１ａに嵌合されて位置を固定される。
【００６９】
そして、ロータ軸２５に対してマグネット４２やレゾルバ用ロータ４４等の組み付けが行われる。このとき、ロータ軸２５は固定部材１００により位置固定されているため、安定して組み付け作業を行うことができ、ロータ軸２５に対してレゾルバ１１等を容易に位置決めして取り付けることができる。
【００７０】
その後、ロータ軸２５の内周面にナット部３０の組み付けが行われる。先ず、図２において、ロータ軸２５の段部３３側の開口部からナット部３０が圧入され、ナット部３０は係止面３３ｃにより係止されて軸方向に位置固定される。このとき、ナット部３０の凹部３０ａが大径部３３ａに形成された凸部３７に嵌入されるため、ナット部３０はロータ軸２５の段部３３の内周面において、凸部３７により周方向に位置決めされる。このように、ナット部３０をロータ軸２５に組み付ける際に、容易にナット部３０をロータ軸２５内周面の所定位置に設置することができる。また、ナット部３０の凹部３０ａが凸部３７に嵌合されるため、ロータ軸２５とナット部３０とは一体的に回転可能とされる。例えば、ロータ軸２５とナット部３０とに互いに逆方向に回転力が加わっても、ナット部３０がロータ軸２５の内部で空転するのを防止することができる。また、凸部３７には面取り部３７ｂが形成されているため、ナット部３０はスムーズに段部３３に圧入される。このようにロータ軸２５内に固定されたナット部３０に対して、ボール３２を介してスクリュー部３１が配設されて（図１参照）、ボールネジ機構２９の組み付けが行われる。
【００７１】
更には、図２に示すように、ロータ軸２５への組み付け作業の最終段階として、ロータ軸２５のステアリングホイール３側の端部にナット２４を締め付けが行われる。このときも、前記組み付け作業と同様に、ロータ軸２５が固定部材１００に装着されて固定された状態で行われる。ナット２４を締結することで、ロータ軸２５には回転トルクがかかるが、ロータ軸２５の位置決め形状部３６が固定部材１００の嵌合部１０１ａに嵌合されているためこの回転トルクに耐えることができ、ナット２４締結作業を安定して行うことができる。
【００７２】
（効果）
上記したように、本実施形態によれば以下の効果を有する。
（１）本実施形態では、塑性加工により形成される円筒シャフトとしてのロータ軸２５は、内周面に位置決め形状部３６が形成されている。これにより、位置決め形状部３６に固定部材１００を係合してロータ軸２５を周方向に一定の姿勢で保持することができる。このため、ロータ軸２５を周方向に一定位置に位置決めして保持した状態でロータ軸２５に対して組み付け作業を行うことができる。また、このとき、ロータ軸２５の位置決め形状部３６は、固定部材１００により周方向の移動を規制された状態で保持されるので、ロータ軸２５に外力として回転力が加わった際の回転トルクに耐えることができる。具体的には、ロータ２２にナット２４が締結される際に加わる回転トルクに耐えることができる。更には、位置決め形状部３６はロータ軸２５の内周面に形成されているので、ロータ軸２５を内周面で保持して、外周面には何の障害もない状態でロータ軸２５に対して組み付け作業等を行うことができる。従って、ロータ軸２５への組み付けに際してその作業性を向上させることができる。
【００７３】
また、位置決め形状部３６はロータ軸２５の製造と同時に塑性加工により形成することができるので（図７（ａ）〜（ｃ）参照）、フライス加工等の作業工数（コスト）を要す後工程を施すことなく簡易な方法でロータ軸２５に位置決め形状部３６を形成することができる。従って、ロータ軸２５の製造工程において、コスト低減を図ることができる。
【００７４】
（２）本実施形態では、ロータ軸２５に形成された位置決め形状部３６の断面形状は、変則的な７角形状とされている。このため、固定部材１００において嵌合部１０１ａの外周面全面により位置決め形状部３６を周方向に保持することができ、ロータ軸２５の回転力を周方向に局所的に受ける場合と比較して、大きな回転トルクに耐えることができると共に周方向のバランスが安定する。
【００７５】
（３）本実施形態では、ロータ軸２５の内周面にはナット部３０を軸方向に係止するための係止面３３ｃが形成されている。そして、位置決め形状部３６は、係止面３３ｃからナット部３０が装着される側と反対側に延びるように形成されている。これにより、係止面３３ｃにおいて位置決め形状部３６断面の角部分の肉厚が径方向に薄くなるので、塑性変形加工を良好に行うことができ、係止面３３ｃの軸方向に対する直角度の精度を向上させることができる。
【００７６】
（４）本実施形態では、ロータ軸２５の位置決め形状部３６断面の変則的な７角形状において、直線状部を繋ぐ部分が円弧状とされている。このため、位置決め形状部３６の断面の直線状部を繋ぐ部分においてロータ軸２５の肉厚が薄くなると共に円弧状部となるので、塑性加工時の部材の流れ性が一層向上し、より係止面３３ｃの軸方向に対する直角度の精度を向上させることができる。
【００７７】
（５）本実施形態では、係止面３３ｃからナット部３０が装着される側に延びるように凸部３７が形成されているため、ナット部３０の凹部３０ａを凸部３７に嵌合させてロータ軸２５に装着することができる。このため、ナット部３０をロータ軸２５内に挿入するのみの簡易な作業でロータ軸２５内の所定位置に固定することができ、組み付けに際してその作業性の向上を図ることができる。それとともに、ナット部３０をロータ軸２５に対して一体回転可能に固定することができ、ロータ軸２５内部で空転するのを防止することができる。また、ロータ軸２５に位置決め形状部３６を形成する際の塑性加工と同時に凸部３７を成することができるので、製造工程を増加させることなく簡易な方法で形成することができ、コスト低減することができる。このように、塑性加工により凸部３７を形成することができるため、パンチ加工などのようにロータ軸２５に外力を加えて内外周面に歪みを生じさせることなく凸部３７を形成することができ、凸部３７を形成する際にロータ軸２５の真円度が崩れるのを防止することができる。
【００７８】
（６）本実施形態では、凸部３７の台形部３７ａは軸方向に一定径となるように形成されているため、凸部３７の形状は型構造上のアンダーカット形状とならない。このため、ロータ軸２５を製造する際の金型４８を簡易な構成とすることができるとともに、製造工程を低減することができる。
【００７９】
（７）本実施形態では、凸部３７には、位置決め形状部３６に向けて徐々に内径が小さくなる面取り部３７ｂが形成されているため、ナット部３０をロータ軸２５内にスムーズに挿入することができる。
【００８０】
（８）本実施形態では、ブラシレスモータ６は、ロータ２２にロータ軸２５が用いられている。このため、ロータ軸２５を周方向に安定して位置固定した状態で、ブラシレスモータ６の組み付け作業を行うことができる。
【００８１】
（別例）
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記形態では、円筒シャフトとしてのロータ軸２５はブラシレスモータ６のロータ２２に用いられるものとしたが、円筒シャフトが用いられる態様はこれに何ら限定されず、モータ以外のものに適用してもよい。
【００８２】
○本実施形態では、モータとしてのブラシレスモータ６がパワーステアリング装置１に用いられる場合について説明したが、モータが用いられる態様はこれに何ら限定されず、パワーステアリング装置以外のものに適用してもよい。
【００８３】
○本実施形態では、位置決め形状部３６は段部３３に形成された係止面３３ｃの位置から軸方向にレゾルバ固定部３５側に形成されるものとしたが、位置決め形状部３６が形成される位置はこれに限定されない。即ち、ロータ軸２５の軸方向にどこに形成してもよい。また、軸方向に一箇所に限定されず２箇所以上に形成してもよい。また、位置決め形状部を複数形成すると共に、円筒シャフトの両端の開口部から嵌合手段を嵌入させるように構成してもよい。
【００８４】
○本実施形態では、位置決め形状部３６の軸線方向の長さは段部３３の範囲内であるものとしたが、位置決め形状部の軸方向長さはこれに限定されず、挿入部３４やレゾルバ固定部３５の内周面に至るまでの軸方向長さを有する位置決め形状部としてもよい。
【００８５】
○本実施形態では、位置決め形状部３６の軸方向と直交する断面形状は変則的な７角形状としたが、断面形状はこれに何ら限定されない。即ち、被係合手段を嵌合すればロータ軸２５を周方向に固定可能であれば、規則的な多角形状や星型等の形状としてもよいし、位置決め形状部の外周が曲面状になるようにしてもよい。
【００８６】
○本実施形態では、変則的な７角形状の断面を有する位置決め形状部３６を軸方向に延びるように形成したが、位置決め形状部の形状はこれに限定されず、軸方向に延びるように形成しなくてもよい。例えば、円筒シャフトの内周面において、位置決め形状部を軸方向に対して緩やかにカーブするように形成し、このカーブに沿って挿入することで被嵌合手段が嵌入可能であるような構成としてもよい。
【００８７】
○本実施形態では、本実施形態では、位置決め形状部３６の断面形状は変則的な７角形状とされており、この７角形状の角部のうち５つの角部は円弧状とされるものとした。しかし、位置決め形状部の断面形状はこれに限定されず、全ての角部を円弧状としてもよいし、又は角部としてもよい。
【００８８】
○本実施形態では、凸部３７は台形部３７ａと面取り部３７ｂとを備えたものとしたが、台形部３７ａの形状はこれに何ら限定されない。例えば、台形部３７ａのみで構成された凸部としてもよいし、面取り部３７ｂのみにより形成された凸部としてもよい。
【００８９】
○本実施形態では、凸部３７の台形部３７ａの内径は、位置決め形状部３６の軸方向に隣接する部分よりも大きくなるように形成したが、凸部３７の台形部３７ａは、軸方向から見て該凸部３７が位置する部分の位置決め形状部３６と同じ内径となるように形成してもよい。そうすると、凸部３７と位置決め形状部３６との間の段差を少なくすることができ、この部分において塑性加工時の部材の流れ性が良好となる。この結果、位置決め形状部３６と凸部３７とが連続する部分の寸法精度の高いロータ軸２５を得ることができる。
【００９０】
なお、凸部３７の最高高さ部である台形部３７ａが、軸方向から見て位置決め形状部３６において肉厚部として形成された直線状部３６ａ，３６ｂと同じ位置に、該直線状部３６ａ，３６ｂと同じ内径を有するように形成することが好ましい。そうすると、凸部３７は軸方向から見て略台形状であるため、位置決め形状部３６と凸部３７との間の段差をより小さくすることができ、この部分の寸法精度が一層向上する。
【００９１】
○本実施形態では、ロータ軸２５の内径部において、凸部３７を一箇所に形成する場合について説明したが、凸部を周方向に複数形成し、それぞれの凸部に対応する凹部をナット部３０に形成するようにしてもよい。そうすると、ナット部３０をロータ軸２５に確実に固定することができる。
【００９２】
○本実施形態では、ロータ軸２５内に係止される被係止部材をナット部３０としたが、被係止部材はナット部３０に何ら限定されない。ロータ軸２５内に固定される部材であれば何でもよい。
【００９３】
（付記）
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１〜４のうち何れか１項に記載の円筒シャフトにおいて、前記円筒シャフトの回転位置を検出するためのセンサが取り付けられていることを特徴とする円筒シャフト。そうすると、位置決め形状部により円筒シャフトの周方向の位置決めをしてセンサを取り付けることができるため、センサ取り付けの際の位置決めが容易であり作業性が向上する。
【００９４】
（ロ）請求項５に記載のモータにおいて、前記ロータはベアリングを介してステータ側に保持され、概ベアリングを介して前記円筒シャフトがナットにより軸方向に固定されることを特徴とするモータ。そうすると、円筒シャフトは位置決め形状部により周方向に固定されて保持されるため、ロータにベアリングを介してナットを締結する際に加わる回転トルクに耐えることができる。このため、ロータに対して安定してナットの締結作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態におけるパワーステアリング装置を示す部分断面図。
【図２】パワーステアリング装置の要部断面図。
【図３】ロータの部分断面図。
【図４】（ａ）はロータの側面図、（ｂ）は位置決め形状部の断面形状の説明図。
【図５】固定部材の説明図。
【図６】（ａ）は図３の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の側面図。
【図７】（ａ）は円筒シャフトの製造に用いる金型の側面図、（ｂ）及び（ｃ）は円筒シャフトの製造工程の説明図。
【図８】凸部の比較例の説明図。
【図９】従来のパワーステアリング装置を示す部分断面図。
【図１０】従来の円筒シャフトの（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【符号の説明】
【００９６】
６…ブラシレスモータ（モータ）、２５…ロータ軸（円筒シャフト）、３０…ナット部（被係止部材）、３３ｃ…係止面、３６…位置決め形状部、３６ａ，３６ｂ…直線状部、３６ｄ…円弧状部（肉薄部）、３７…凸部、３７ａ…台形部（最高高さ部）、３７ｂ…面取り部、１００…固定部材（被係合手段）。
【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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【図７】
2005051980.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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