(57)【要約】【課題】モータ部及び制御部をモータの軸方向に組み付けて成る駆動装置において、組付時の同軸精度、及び、ヒートシンクの放熱性能を向上させる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１０１の組付において、ヒートシンク４０の嵌合外壁４３とフレーム１２の嵌合内壁１２１とは、締り嵌め（圧入、焼き嵌め又は冷やし嵌め）により嵌合するため、組付の同軸精度が確保され、シャフト２５の傾きに起因するモータ部２１のトルク脈動や異音の発生を好適に防止する。また、接触部での熱伝導性が良好となり、制御部５０の電気素子の発熱を、ヒートシンク４０からフレーム１２、底板１３を経由して効果的に放出することで放熱性能を向上させる。さらに第２軸受３５は、ヒートシンク４０の第２凹部４４の底面４５との間に、第２軸受３５の外輪３８の端面を底面４５から遠ざける方向に押圧する押圧部材８２を挟持することで、第２軸受３５のがたつきを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線（２３）が巻回されたステータ（２２）、前記ステータの内側に回転可能に設けられたロータ（２４）、及び、前記ロータと一体に回転するシャフト（２５）を有するモータ部（２１）と、
前記モータ部の軸方向の一方側に設けられ、前記巻線への通電を制御する電気素子が基板（５９）に搭載された制御部（５０）と、
前記ロータの前記制御部と反対側において内輪（３２）が前記シャフトに固定され、前記シャフトを回転可能に支持する第１軸受（３１）と、
前記ロータの前記制御部側において内輪（３６）が前記シャフトに固定され、前記シャフトを回転可能に支持する第２軸受（３５）と、
前記ステータの径外側を覆う筒状のフレーム（１２、１７）と、
前記フレームの軸方向の前記第１軸受側の端部に設けられ、前記第１軸受の外輪（３４）を固定しつつ前記第１軸受を収容可能な第１凹部（１４）が形成された底板（１３、１８）と、
前記制御部と前記モータ部との間に設けられ、前記モータ部と反対側に前記制御部を支持しつつ前記制御部から前記電気素子の発熱を受容可能であり、前記モータ部側に、前記第２軸受の外輪（３８）を固定しつつ前記第２軸受を収容可能な第２凹部（４４）が形成されたヒートシンク（４０）と、
を備える駆動装置（１０１〜１０３）であって、
当該駆動装置の組付において、
前記ヒートシンクの嵌合外壁（４３）又は前記底板の嵌合外壁（１９）と前記フレームの嵌合内壁（１２１、１７１、１７２）とは締り嵌めにより嵌合しており、
前記第１軸受及び前記第２軸受のうち、締り嵌めされる前記嵌合外壁及び前記嵌合内壁に対し軸方向の反対側に設けられる軸受を先組軸受とし、締り嵌めされる前記嵌合外壁及び前記嵌合内壁に対し軸方向の同じ側に設けられる軸受を後組軸受とすると、前記後組軸受と、対応する前記第２凹部又は前記第１凹部の底面（４５、１５）との間に、当該後組軸受の外輪の軸方向位置を規制する規制部材（８２、８１）が挟持されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記規制部材は、前記後組軸受の外輪の端面を前記底面から遠ざける方向に押圧する押圧部材であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記フレーム（１２）及び前記底板（１３）は一体に形成されており、
前記第１軸受を前記先組軸受とし、前記第２軸受を前記後組軸受とし、
前記ヒートシンクの嵌合外壁と前記フレームの嵌合内壁（１２１）とが締り嵌めにより嵌合していることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置（１０１、１０２）。
【請求項４】
前記ヒートシンクと前記フレーム、又は、前記フレームと前記底板との回転方向の組付位置を規制する位置決め部（４９）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記嵌合外壁と前記嵌合内壁との間に、流体をシール可能なシール部材（８３）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置（１０２）。
【請求項６】
車両の電動パワーステアリング装置（９０）において操舵アシストトルクを出力するモータとして適用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
車両のラック軸（９５）に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ部及び制御部が軸方向に組み付けられた駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ部、及び、モータ部の巻線への通電を制御する制御部をモータの軸方向に組み付けて成る駆動装置が知られている。例えば特許文献１に開示された駆動装置は、ステータ及びロータを収容したモータ部と、パワー素子、コンデンサ、回転角センサ等を搭載した制御基板がねじ止めされたヒートシンクとが軸方向に一体に組み付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２８３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の駆動装置では、モータケースの端面に設けられた爪をヒートシンクに設けられた複数の突起の間に挿入した後、爪を折り曲げることでヒートシンクとモータケースとを固定している。しかし、この固定方法では、ヒートシンクとモータケースとの接触面積を十分に確保することができず、ヒートシンクからモータケースへの放熱性能が不十分である。そのため、必要以上にヒートシンクを大きくせざるを得ず、小型化、軽量化に対する妨げとなる。
【０００５】
また、特許文献１の駆動装置では、シャフトの軸方向両端の軸受を保持するため、モータケースが、有底筒状の第１モータケースと第１モータケースの開口を塞ぐ第２モータケースとに分割されており、構成が複雑となっている。
これに対し、仮に制御部側の軸受をヒートシンクが保持する構成とすれば、第２モータケースを廃止し、構成を単純とすることができる。
【０００６】
しかし、爪の折り曲げやフランジへのねじ止めによってヒートシンクとモータケースとを固定する構成では、組付時の同軸精度を確保することができない。２つの軸受の同軸度が確保されないと、モータのトルク脈動や異音が発生するおそれがある。
また、車両に搭載される駆動装置、その中でも特に電動パワーステアリング装置に適用される駆動装置は、取付スペースが厳しく制約される。したがって、ヒートシンクやモータケースの外側に締結部位を突出させることは好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、モータ部及び制御部をモータの軸方向に組み付けて成る駆動装置において、組付時の同軸精度、及び、ヒートシンクの放熱性能を向上させる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の駆動装置は、モータ部と、制御部と、第１軸受と、第２軸受と、フレームと、底板と、ヒートシンクとを備える。
モータ部は、巻線が巻回されたステータ、ステータの内側に回転可能に設けられたロータ、及び、ロータと一体に回転するシャフトを有する。
制御部は、モータ部の軸方向の一方側に設けられ、巻線への通電を制御する電気素子が基板に搭載されている。
第１軸受は、ロータの制御部と反対側において内輪がシャフトに固定され、シャフトを回転可能に支持する。
第２軸受は、ロータの制御部側において内輪がシャフトに固定され、シャフトを回転可能に支持する。
【０００９】
筒状のフレームは、ステータの径外側を覆う。底板は、フレームの軸方向の第１軸受側の端部に設けられ、第１軸受の外輪を固定しつつ第１軸受を収容可能な第１凹部が形成されている。
ヒートシンクは、制御部とモータ部との間に設けられ、モータ部と反対側に制御部を支持しつつ制御部から電気素子の発熱を受容可能であり、モータ部側に。第２軸受の外輪を固定しつつ第２軸受を収容可能な第２凹部が形成されている。
【００１０】
当該駆動装置の組付において、ヒートシンクの嵌合外壁又は底板の嵌合外壁とフレームの嵌合内壁とは締り嵌めにより嵌合していることを特徴とする。ここで、「締り嵌め」には、圧入、焼き嵌め、及び冷やし嵌めを含む。
また、第１軸受及び第２軸受のうち、締り嵌めされる嵌合外壁及び嵌合内壁に対し軸方向の反対側に設けられる軸受を「先組軸受」とし、締り嵌めされる嵌合外壁及び嵌合内壁に対し軸方向の同じ側に設けられる軸受を「後組軸受」とすると、後組軸受と、対応する第２凹部又は第１凹部の底面との間に、当該後組軸受の外輪の軸方向位置を規制する規制部材が挟持されていることを特徴とする。この規制部材は、例えば、後組軸受の外輪の端面を底面から遠ざける方向に押圧する押圧部材である。
【００１１】
ここで、先組軸受は、外輪が底板の第１凹部又はヒートシンクの第２凹部に「締り嵌めの工程前に固定される」軸受に相当し、後組軸受は、外輪が底板の第１凹部又はヒートシンクの第２凹部に「締り嵌めの工程において固定される」軸受に相当する。ただし、この「先組軸受」及び「後組軸受」の用語は、後組軸受側に規制部材が挟持されているという構成を特定するために便宜的に定義した用語であり、本発明の駆動装置を時間的、方法的に特定するための用語ではない。したがって、対応する凹部の底面との間に規制部材が挟持された軸受は、それが時間的に後で組み付けられたことの立証を要することなく、本発明の「後組軸受」に該当すると判断される。
【００１２】
本発明の駆動装置は、ヒートシンク又は底板の嵌合外壁とフレームの嵌合内壁とを締り嵌めにより嵌合させることで、組付の同軸精度を向上させることができる。ヒートシンクの嵌合外壁と第２凹部、及び、底板の嵌合外壁と第１凹部とが部品単体で同軸に形成されていることを前提とすれば、上記の締り嵌めにより、第２凹部に収容された第２軸受と、第１凹部に収容された第１軸受とが同軸に保持されることで、シャフトの同軸度、及び、底板に対する直角度が確保される。したがって、シャフトの傾きに起因するモータ部のトルク脈動や異音の発生を好適に防止することができる。
【００１３】
また、締り嵌めにより嵌合させることで、ヒートシンクとフレーム、及び、フレームと底板との接触部での熱伝導性が良好となるため、例えば底板が取付対象物に取り付けられる場合、制御部の電気素子の発熱をヒートシンクからフレーム、底板を経由して取付対象物に効果的に放出することで放熱性能を向上させることができる。よって、ヒートシンクを必要最小限のサイズとし、装置を小型及び軽量にすることができる。
【００１４】
さらに、ヒートシンク又はフレームの外側にフランジ部を設けて締結する構造に比べ、周辺のスペースを占有しないため、特に取付スペースの制約が厳しい電動パワーステアリング装置において有効に適用することができる。
加えて、締り嵌め構造における部材同士の合わせ面は嵌合部の周上に限られるため、爪の折り曲げ等の接合構造に比べて合わせ面を最小限とすることができ、水等の浸入防止に有利となる。したがって、防水性を向上することができる。
【００１５】
ところで、締り嵌め工程において、後組軸受の端面と対応する凹部の底面との間の軸方向寸法は、部品寸法精度や組付誤差によってばらつくため正確に管理することが難しい。そこで本発明の駆動装置は、後組軸受と対応する凹部の底面との間に、後組軸受の外輪の軸方向位置を規制する規制部材を挟持することで、後組軸受の軸方向のがたつきを好適に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態による駆動装置の模式断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本発明の実施形態による駆動装置が適用される電動パワーステアリング装置の全体構成図。
【図４】本発明の実施形態による駆動装置の回路模式図。
【図５】本発明の第１実施形態による駆動装置の組立工程を示す模式断面図。
【図６】本発明の第２実施形態による駆動装置の模式断面図。
【図７】本発明の第３実施形態による駆動装置の模式断面図。
【図８】本発明の第３実施形態による駆動装置の組立工程を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の複数の実施形態による駆動装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による駆動装置について、図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の駆動装置１０１は、車両の電動パワーステアリング装置において操舵アシストトルクを発生するモータ部、及び、モータ部の通電を制御する制御部が一体に構成されたアクチュエータである。
【００１８】
最初に図３を参照し、第１実施形態の駆動装置１０１をはじめ各実施形態の駆動装置が共通に適用される電動パワーステアリング装置９０の全体構成について説明する。
運転者による操舵トルクは、ハンドル９１からステアリングシャフト９２を経由して、インターミディエイトシャフト９３に伝達され、ラックアンドピニオン機構９４にて回転運動がラック軸９５の直線運動に変換される。そして、ラック軸９５の直線運動変位に応じた角度について一対の車輪９９が操舵される。
【００１９】
電動パワーステアリング装置９０は、駆動装置１０１、及び動力伝達機構を含む。動力伝達機構は、ボックス９６内に設けられ、駆動装置１０１の出力軸２６に連結された小プーリー９７１の回転を、ベルト９８を介して、減速しつつ大プーリー９７２に伝達する。大プーリー９７２の回転は、図示しない変換機構によりラック軸９５の直線運動をアシストする。
なお、動力伝達機構は、プーリーに限らずギア等によって構成してもよい。また、電動パワーステアリング装置９０の取付位置は、図示の位置に限らず、例えば、ラックアンドピニオン機構９４の近傍に取り付けるものであってもよい。さらに、他の実施形態では、駆動装置１０１をコラム取付型の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。
【００２０】
駆動装置１０１は、モータケース１１、モータケース１１に収容されるモータ部２１、カバー７１、コネクタ７２等を含む。本実施形態のモータケース１１は、筒状のフレーム１２と底板１３とが一体に形成されており、底板１３は、動力伝達機構のボックス９６に取り付けられている。モータ部２１は、例えば永久磁石式同期型の三相交流ブラシレスモータを構成し、ステータの内側に配置されたロータが回転磁界によって回転することで操舵アシストトルクを発生する。
【００２１】
図４に示すように、本実施形態のモータ部２１の巻線２３は、例えば２組の三相巻線組２３１、２３２から成っている。
バッテリ５１の直流電力を三相交流電力に変換して出力するインバータは、第１巻線組２３１に対応して設けられる第１系統インバータ６０１、及び、第２巻線組２３２に対応して設けられる第２系統インバータ６０２から構成される。以下、インバータ、及びそのインバータと対応する三相巻線組の組合せの単位を「系統」という。
【００２２】
制御部５０は、チョークコイル５２、コンデンサ５３、第１系統インバータ６０１、第２系統インバータ６０２、マイコン５７、駆動回路５８等を備えている。
チョークコイル５２及びコンデンサ５３は、フィルタ回路を構成し、バッテリ５１を共有する他の装置から駆動装置１０１に伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置１０１からバッテリ５１を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減する。また、チョークコイル５２は、バッテリ５１からインバータ６０１、６０２に入力される電圧の脈動を抑制し、平滑化する。
【００２３】
第１系統インバータ６０１は、６つのスイッチング素子６１１〜６１６がブリッジ接続されており、第１巻線組２３１への通電を切り替える。本実施形態のスイッチング素子６１１〜６１６は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）である。以下、スイッチング素子６１１〜６１６をＭＯＳ６１１〜６１６という。
【００２４】
高電位側のＭＯＳ６１１、６１２、６１３は、ドレインがバッテリ５１の正極側に接続されている。また、ＭＯＳ６１１、６１２、６１３のソースは、低電位側のＭＯＳ６１４、６１５、６１６のドレインに接続されている。ＭＯＳ６１４、６１５、６１６のソースは、バッテリ５１の負極側に接続されている。高電位側のＭＯＳ６１１、６１２、６１３と低電位側のＭＯＳ６１４、６１５、６１６との接続点は、それぞれ、巻線組２３１の各相巻線の一端に接続されている。
第２系統インバータ６０２についても、スイッチング素子（ＭＯＳ）６２１〜６２６の構成は、第１系統インバータ６０１と同様である。
【００２５】
マイコン５７は、図示しないトルクセンサからの操舵トルク信号、回転角センサ５５からの回転角信号、フィードバック電流等に基づき、三相電圧指令値を制御演算する。
駆動回路５８は、三相電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成し、インバータ６０１、６０２のＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６のゲートに出力する。ＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６がＰＷＭ信号に従ってスイッチング動作することで、インバータ６０１、６０２から巻線組２３１、２３２に所望の交流電圧が印加され、モータ部２１は、操舵アシストトルクを発生する。
ＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６がスイッチング動作に伴って発生する熱は、後述するヒートシンクに受容され、素子の温度上昇による故障が防止される。
【００２６】
次に、図１、図２を参照し、第１実施形態の駆動装置１０１の構成について説明する。
図１に示すように、駆動装置１０１は、モータケース１１、モータ部２１、第１軸受３１、第２軸受３５、ヒートシンク４０、制御部５０、カバー７１、コネクタ７２等を備えている。
【００２７】
第１実施形態のモータケース１１は、例えばアルミニウム等の金属により、筒状のフレーム１２と、フレーム１２の出力軸２６側の端部に設けられる底板１３とが一体に形成されている。これに対し、後述する第３実施形態ではフレームと底板とは別の部材であり、第１実施形態の「モータケース」に対応する部材を有しない。このように本発明の概念において、フレームと底板とは、一体の態様及び別体の態様のいずれも含まれる。
以下の第１実施形態の説明では、第３実施形態との対応を考慮し、例えば「モータケース１１の内壁」という表現よりも「フレーム１２の内壁」という表現を優先して用いる。
【００２８】
フレーム１２の内側に収容されるモータ部２１は、ステータ２２、巻線２３、ロータ２４、シャフト２５を有し、本実施形態の場合は三相交流ブラシレスモータを構成する。
ステータ２２は、例えば積層鋼板等により略円環状に形成され、フレーム１２の内側に固定されている。
【００２９】
巻線２３は、例えば銅等の金属により線状に形成されている。ステータ２２に巻回された巻線に交流電流が流れることで回転磁界を発生させる。本実施形態では、巻線２３は、２組の三相巻線組２３１、２３２（図４参照）により構成されている。２組の巻線組の各相巻線の端部は巻線延伸部２３５としてヒートシンク４０の挿通穴４７を貫通し、制御部５０の基板５９に電気的に接続されている。
本発明では、巻線延伸部２３５の接続態様については要部ではないため、図中に破線で示すに止め、詳しい説明を省略する。図２では６本の巻線延伸部２３５が一列に配置されているが、例えば巻線組に対応して３本ずつ分けて配置してもよい。
【００３０】
ロータ２４は、ステータ２２と同様、例えば積層鋼板等により略円柱状に形成され、ステータ２２の内側に回転可能に設けられている。ロータ２４の外壁には、図示しない複数の永久磁石が、周方向に所定の間隔を空けて、Ｎ極とＳ極とが交互になるように設けられている。
シャフト２５は、例えば金属により棒状に形成されている。シャフト２５は、ロータ２４と同軸に固定され、ロータ２４と一体に回転する。モータ部２１がモータケース１１に収容されたとき、底板１３側に位置するシャフト２５の端部を「第１端２５１」といい、フレーム１２の開口側に位置するシャフト２５の端部を「第１端２５２」という。
【００３１】
シャフト２５の第１端２５１は、底板１３の外側に貫通し、トルクを出力するための出力軸２６が取り付けられる。図３の構成例では、出力軸２６は小プーリー９７１に連結され、モータ部２１が生成したトルクを、ベルト９８を介してラック軸９５に伝達する。
また、シャフト２５の第２端２５２には、回転角センサ５５によりロータ回転角を検出するための磁石２７が設けられている。
【００３２】
ロータ２４を挿通したシャフト２５の第１端２５１には第１軸受３１の内輪３２が固定され、第２端２５２には第２軸受３５の内輪３６が固定される。軸受３１、３５は、例えばラジアルベアリングであり、シャフト２５を回転可能に支持する。軸受３１、３５は、それぞれ、内輪３２、３６、ボールベアリング３３、３７、外輪３４、３８から構成されている。
底板１３のモータ部２１側の中央部には、第１軸受３１を収容可能な第１凹部１４が、フレーム１２の嵌合内壁１２１に対して同軸に形成されている。第１凹部１４の内径は、第１軸受３１の外輪３４の外径が圧入固定される程度の寸法に設定されている。その他、軸受３１、３５の組付に関する詳細な構成は後述する。
【００３３】
ヒートシンク４０は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の良い金属により形成され、相対的に大径の基部４２と、基部４２よりも小径の嵌合外壁４３とからなる二段円板形状を呈している。ヒートシンク４０は、嵌合外壁４３がフレーム１２の嵌合内壁１２１に嵌合することで、フレーム１２の開口を塞ぐ。
【００３４】
ここで、嵌合外壁４３の外形寸法は、フレーム１２の嵌合内壁１２１の内径寸法に対して締り嵌め寸法に設定されていることを特徴とする。また、嵌合外壁４３は、巻線２３に干渉しないスペースを利用して、嵌合内壁１２１に沿って可及的に長く形成されている。嵌合長をより長く確保することで、嵌合作業時の直進性が担保され、また、嵌合による接触面積を増大させることができる。
また、ヒートシンク４０とフレーム１２との回転方向の組付位置を規制する位置決め部４９が設けられている。図２ではピン形状の位置決め部４９を例示しているが、どのような形状を採用してもよい。
【００３５】
ヒートシンク４０のモータ部２１側の中央部には、第２軸受３５を収容可能な第２凹部４４が嵌合外壁４３に対して同軸に形成されている。第２凹部４４の内径は、第２軸受３５の外輪３８の外径が圧入固定される程度の寸法に設定されている。
ヒートシンク４０の基板５９側の中央部には、回転角センサ５５が収容されるセンサ穴４１が形成されている。センサ穴４１の底は第２凹部４４の底と連通している。シャフト２５の第２端２５２はセンサ穴４１に進入し、第２端２５２の端面に取り付けられた磁石２７が回転角センサ５５に近接した位置で対向する。
【００３６】
制御部５０は、モータ部２１の第２軸受３５側であって、ヒートシンク４０のモータ部２１とは反対側に設けられている。制御部５０は、巻線２３への通電を制御する電気素子が基板５９に搭載されて構成されている。
図４に参照されるように、「巻線２３への通電を制御する電気素子」には、具体的に、チョークコイル５２、コンデンサ５３、インバータ６０１、６０２を構成するＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６、及び、マイコン５７や駆動回路５８を構成するＩＣ等が含まれる。
【００３７】
また、本実施形態では、基板５９の裏側に回転角センサ５５が搭載されている。回転角センサ５５は、例えば磁気抵抗素子やホール素子であり、シャフト２５の先端に取り付けられた磁石２７の磁界の変化を検出することで、ロータ２４の回転角を検出する。
本発明では、電気素子の配置や電気的接続の態様については要部ではないため、詳しい説明を省略する。
【００３８】
基板５９は、例えばガラス繊維を含有するエポキシ樹脂からなるプリント基板であり、ヒートシンク４０に当接するように固定されている。ＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６のスイッチング動作に伴って発生する熱が直接に、或いは基板５９を経由してヒートシンク４０に放出されることにより、ＭＯＳ６１１〜６１６、６２１〜６２６の温度上昇による故障を防止することができる。
【００３９】
カバー７１及びコネクタ７２は、例えば樹脂により一体に形成されている。
カバー７１は、外縁部が接着等によりヒートシンク４０のモータ部２１と反対側の面に固定され、制御部５０を覆っている。カバー７１は、外部の衝撃から制御部５０を保護したり、制御部５０への埃や水等の浸入を防止したりする。
コネクタ７２は、図示しないハーネスが接続され、バッテリ５１（図４参照）からの直流電流、ＣＡＮ信号やトルクセンサからの信号等がコネクタ端子７３に入力される。
【００４０】
続いて、図５を参照し、第１実施形態の駆動装置１０１の組付手順について説明する。第１実施形態では、モータ部２１が先に収容されたモータケース１１のフレーム１２に、後からヒートシンク４０が組み付けられる。詳しくは、駆動装置１０１は、以下の手順によって組み付けられる。
【００４１】
ここで、第１軸受３１及び第２軸受３５のいずれが対応する凹部１４、４４に先に組み付けられるか、詳しくは、第１軸受３１の外輪３４、及び、第２軸受３５の外輪３８のいずれが対応する凹部１４、４４に先に固定されるかいう点に着目する。そして、締り嵌めの工程前に固定される軸受、すなわち、締り嵌めされる嵌合外壁４３及び嵌合内壁１２１に対し軸方向の反対側に設けられる軸受を「先組軸受」と定義する。また、締り嵌めの工程において固定される軸受、すなわち、締り嵌めされる嵌合外壁４３及び嵌合内壁１２１に対し軸方向の同じ側に設けられる軸受を「後組軸受」と定義する。第１実施形態では、第１軸受３１が先組軸受に相当し、第２軸受３５が後組軸受に相当する。
【００４２】
（１）底板１３の第１凹部１４に、第１軸受３１の外輪３４を底面１５に当接させるまで圧入した後、第１凹部１４の口元部を内側に加締め、抜け止め部１６を形成する。
（２）フレーム１２の内側にモータ部２１のステータ２２を固定する。また、ロータ２４に挿通されたシャフト２５の第１端２５１に第１軸受３１の内輪３２を圧入する。底板１３の外側に突出したシャフト２５の第１端２５１に出力軸２６を固定する。
【００４３】
（３）シャフト２５の第２端２５２に、第２軸受３５の内輪３６を圧入する。
（４）第２軸受３５の外輪３８と第２凹部４４の底面４５との間に押圧部材８２が挟持されるように、第２軸受３５と第２凹部４４とを対向させた位置にセットする。押圧部材８２は、ウェーブワッシャ、板ばね等の耐熱弾性部材であり、軸方向に圧縮された状態で組み付けられ、外輪３８を底面４５から遠ざける方向に押圧する。「押圧部材」は、外輪の軸方向位置を規制する「規制部材」の一態様である。
【００４４】
（５）（ａ）圧入、（ｂ）焼き嵌め、（ｃ）冷やし嵌めのいずれかの締り嵌めにより、ヒートシンク４０の嵌合外壁４３をフレーム１２の嵌合内壁１２１に嵌合する。
この締り嵌め工程において、同時に第２軸受３５の外輪３８は第２凹部４４に圧入される。ここで、「同時」とは厳密な意味での同時ではなく、締り嵌め工程の時間内における時間差を含む意味である。
【００４５】
（ａ）ヒートシンク４０、フレーム１２とも常温のまま加圧して圧入する。
（ｂ）フレーム１２を加熱して熱膨張させた状態でヒートシンク４０を挿入した後、フレーム１２の温度が下降し嵌合内壁１２１の内径が嵌合外壁４３の外径以下となると、嵌合外壁４３に対し径内方向に圧縮応力が生じることによって固定される。
（ｃ）ヒートシンク４０を冷却して収縮させた状態でフレーム１２に挿入した後、ヒートシンク４０の温度が上昇し嵌合外壁４３の外径が嵌合内壁１２１の内径以上となると、嵌合内壁１２１に対し径外方向に圧縮応力が生じることによって固定される。
【００４６】
なお、ヒートシンク４０に対する制御部５０及びカバー７１の取り付けは、ヒートシンク４０をフレーム１２に嵌合する前後のいずれに実施してもよい。例えば、焼き嵌めや冷やし嵌めの熱衝撃による電気素子への影響が懸念される場合等には、焼き嵌めや冷やし嵌めの後に制御部５０をヒートシンク４０に取り付け、巻線延伸部２３５を基板５９に配線するようにしてもよい。
【００４７】
本実施形態の駆動装置１０１の効果について説明する。
駆動装置１０１は、ヒートシンク４０の嵌合外壁４３とフレーム１２の嵌合内壁１２１とを締り嵌めにより嵌合させるため、爪の折り曲げ、ねじ締結、接着、溶接等の接合方法に比べ、組付の同軸精度を向上させることができる。
【００４８】
そして、嵌合外壁４３と第２凹部４４、嵌合内壁１２１と第１凹部１４とは、それぞれ部品単体で同軸に形成されている。したがって、嵌合外壁４３と嵌合内壁１２１とが同軸に嵌合することにより、第２凹部４４に収容された第２軸受３５と、第１凹部１４に収容された第１軸受３１とが同軸に保持されることで、シャフト２５の同軸度、及び、底板１３に対する直角度が確保される。したがって、シャフト２５の傾きに起因するモータ部２１のトルク脈動や異音の発生を好適に防止することができる。
【００４９】
また、ヒートシンク４０とフレーム１２とを締り嵌めにより嵌合させることで、接触部での熱伝導性が良好となる。したがって、制御部５０の電気素子の発熱を、ヒートシンク４０からフレーム１２、底板１３を経由して、取付対象物である動力伝達機構のボックス９６（図３参照）に効果的に放出することで放熱性能を向上させることができる。よって、ヒートシンク４０を必要最小限のサイズとし、駆動装置１０１を小型及び軽量にすることができる。
【００５０】
さらに、ヒートシンク４０又はフレーム１２の外側にフランジ部を設けて締結する構造に比べ、周辺のスペースを占有しないため、特に取付スペースの制約が厳しい電動パワーステアリング装置９０において有効に適用することができる。
加えて、締り嵌め構造における部材同士の合わせ面は嵌合部の周上に限られるため、爪の折り曲げ等の接合構造に比べて合わせ面を最小限とすることができ、水等の浸入防止に有利となる。したがって、防水性を向上することができる。
【００５１】
締り嵌め工程において、後組軸受である第２軸受３５の端面と第２凹部４４の底面４５との間の軸方向寸法は、部品寸法精度や組付誤差によってばらつくため正確に管理することが難しい。そこで、第２軸受３５と第２凹部４４の底面４５との間に、第２軸受３５の外輪３８の端面を押圧する押圧部材８１を挟持することで、外輪３８は、底面４５から遠ざける方向に押圧され、ベアリングボール３７を介して内輪３６に対する軸方向位置が規制される。よって、第２軸受３５の軸方向のがたつきを好適に防止することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による駆動装置を図６に示す。
第２実施形態の駆動装置１０２は、第１実施形態の駆動装置１０１に対し、ヒートシンク４０の嵌合外壁４３に形成された溝部４８に、シール部材８３が挿着されている。シール部材８３は、例えばゴム製のＯリングであり、嵌合外壁４３とフレーム１２の嵌合内壁１２１との間において流体（気体又は液体）をシール可能である。
【００５３】
ラック取付の電動パワーステアリング装置９０では、路面から跳ね返る雨水やラック軸９５をつたわって流れる雨水、結露水、漏れたラジエータ液やウォシャー液等が駆動装置１０２に浸入しやすい状況にあるため、特に防水性が要求される。したがって、シール部材８３を設けた構成を採用することがより有効である。
その他、第２実施形態の駆動装置１０２は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による駆動装置について、図７、図８を参照して説明する。第３実施形態では、フレーム及び底板の構成、並びに、駆動装置の組付順序が第１実施形態と異なる。
第３実施形態の駆動装置１０３は、円筒状のフレーム１７と、フレーム１７の出力軸２６側の開口を塞ぐ底板１８とが別部材で形成されている。フレーム１７は、一方側に、ヒートシンク４０の嵌合外壁４３が嵌合可能な嵌合内壁１７１を有しており、他方側に、底板１８の嵌合外壁１９が嵌合可能な嵌合内壁１７２を有している。
【００５５】
ここで、第１実施形態と同様に、嵌合外壁１９の外形寸法は、フレーム１７の嵌合内壁１７２の内径寸法に対して締り嵌め寸法に設定されていることを特徴とする。また、嵌合外壁１９は、巻線２３に干渉しないスペースを利用して、嵌合内壁１７２に沿って可及的に長く形成されている。嵌合長をより長く確保することで、嵌合作業時の直進性が担保され、また、嵌合による接触面積を増大させることができる。
【００５６】
続いて、図８を参照し、第３実施形態の駆動装置１０３の組付手順について説明する。第３実施形態では、モータ部２１が先に収容されたフレーム１７に、後から底板１８が組み付けられる。詳しくは、以下のような組付手順によって、駆動装置１０３が組み付けられる。第３実施形態では、第２軸受３５が先組軸受に相当し、第１軸受３１が後組軸受に相当する。
【００５７】
（１）ヒートシンク４０の第２凹部４４に、第２軸受３５の外輪３８を底面４５に当接させるまで圧入した後、第２凹部４４の口元部を内側に加締め、抜け止め部４６を形成する。
（２）ヒートシンク４０の嵌合外壁４３をフレーム１７の嵌合内壁１７１に締り嵌めにより嵌合させ、フレーム１７の内側にモータ部２１のステータ２２を固定する。
ロータ２４に挿通されたシャフト２５の第２端２５２に第２軸受３５の内輪３６を圧入する。なお、第２端２５２への磁石２７の取付は、この前後いずれに実施してもよい。
【００５８】
（３）シャフト２５の第１端２５１に、第１軸受３１の内輪３２を圧入する。
（４）第１軸受３１の外輪３４と第１凹部１４の底面１５との間に、第１実施形態と同様の押圧部材８１が挟持されるように、第１軸受３１と第１凹部１４とを対向させた位置にセットする。
【００５９】
（５）（ａ）圧入、（ｂ）焼き嵌め、（ｃ）冷やし嵌めのいずれかの締り嵌めにより、底板１８の嵌合外壁１９をフレーム１７の嵌合内壁１７２に嵌合させる。この締り嵌め工程において、同時に第１軸受３１の外輪３４は第１凹部１４に圧入される。「同時」の解釈は、上記第１実施形態と同様である。
（ａ）圧入、（ｂ）焼き嵌め、（ｃ）冷やし嵌めの手順は、第１実施形態の説明においてヒートシンク４０を底板１８に置き換えて理解すればよい。
【００６０】
これにより、フレーム１７と底板１８との同軸精度が確保される。また、接触面積が確保されることで、接触部での熱伝導性が良好となる。したがって、制御部５０の電気素子の発熱をヒートシンク４０からフレーム１７を経由して底板１８に効果的に放出することができる。
また、外輪３４は、第１軸受３１の端面と第１凹部１４の底面１５との間に挟持された押圧部材８１によって底面１５から遠ざける方向に押圧され、ベアリングボール３３を介して内輪３２に対する軸方向位置が規制される。したがって、第１軸受３１の軸方向のがたつきが防止される。
【００６１】
このように、第３実施形態では、上記実施形態と同様の効果を奏する。さらに第３実施形態においても、上記実施形態と同様に、ヒートシンク４０とフレーム１７、又は、フレーム１７と底板１８との回転方向の組付位置を規制する位置決め部４９を設けるようにしてもよい。また、嵌合外壁４３と嵌合内壁１７１との間、又は、嵌合外壁１９と嵌合内壁１７１との間に、流体をシール可能なシール部材を備えるようにしてもよい。
【００６２】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態において、フレームは円筒状であり、ヒートシンク又は底板の嵌合外壁は円形に形成されている。しかし、フレームは「筒状」であればよく、例えば円の一部が切りかかれたＤ字筒状や、多角筒状としてもよい。回転非対称の形状とすれば、位置決め部を別に設ける必要がなくなる。
【００６３】
（イ）本発明の駆動装置における「ヒートシンク又は底板の嵌合外壁と、フレームの嵌合内壁とが締り嵌めにより嵌合している」という特定事項について、「締り嵌め」とは、現実の部品のばらつきや歪みにより、或いは設計の意図により、全周に亘って均一な締り嵌めとなっていなくてもよい。仮に周の一部に「中間嵌め」や「隙間嵌め」の部分が存在していたとしても、全体として、圧入、焼き嵌め、又は冷やし嵌めによる両部材の接合が成立する場合には「締り嵌め」によって嵌合しているものとみなす。
【００６４】
（ウ）また、「ヒートシンク又は底板の嵌合外壁と、フレームの嵌合内壁とが締り嵌めにより嵌合している」とは、「締り嵌めのみにより嵌合している」ことを意味するものでなく、締り嵌めと、ねじ締結、加締め、接着、溶接等の他の接合方法との複合による接合構成を排除しない。
【００６５】
（エ）上記実施形態では、「後組軸受の外輪の軸方向位置を規制する規制部材」として「後組軸受の外輪３４、３８の端面を底面１５、４５から遠ざける方向に押圧する押圧部材８１、８２」を用いる。その他の実施形態では、後組軸受の外輪を底面に近づける方向に引っ張る部材を「規制部材」として用いてもよい。
【００６６】
（オ）本発明の駆動装置において、締り嵌めによる嵌合部、並びに、軸受及び押圧部材に係る特徴構成以外の構成については、上記実施形態の構成に限らない。例えば巻線延伸部の位置や形状、制御部の基板に搭載される電気素子の大きさ、種類、数、カバーやコネクタの有無、形状や材質等の事項は、適宜選定してよい。
また、上記実施形態の図４では、２組の巻線組２３１、２３２及び２系統のインバータ６１、６２を備えた駆動装置を例示しているが、１組、又は３組以上の巻線組と、それに対応する系統数のインバータを備えた駆動装置としてもよい。
【００６７】
（カ）上記実施形態で説明した駆動装置の組付手順は一例に過ぎない。ヒートシンク又は底板とフレームとを締り嵌めすると同時に後組軸受の外輪を凹部に圧入する工程以外の組付手順については、サブアッセンブリを組み合わせる等、どのように変更してもよい。
【００６８】
（キ）本発明の「モータ部」によって構成されるモータは、永久磁石式の三相交流同期モータに限らず、四相以上の多相モータ、或いは、ＤＣブラシレスモータや誘導モータ等であってもよい。ロータ回転位置を検出不要なモータでは、当然ながらシャフト端面の磁石や位置検出素子を設けなくてもよい。
また、本発明の「モータ部」は電力を供給されトルクを出力する狭義の「モータ」として機能するものに限らず、トルクを受けて発電する発電機を含めた「回転機部」として解釈される。
【００６９】
（ク）本発明の駆動装置は、ラック取付型、コラム取付型のいずれの電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。また、電動パワーステアリング装置以外の車載装置や、車両に搭載される装置以外の各種装置に適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０１〜１０３・・・駆動装置、
１２、１７・・・フレーム、  １２１、１７１、１７２・・・嵌合内壁、
１３、１８・・・底板、  １４・・・第１凹部、
１５、４５・・・底面、  １９、４３・・・嵌合外壁、
２１・・・モータ部、  ２２・・・ステータ、  ２３・・・巻線、
２４・・・ロータ、    ２５・・・シャフト、
３１・・・第１軸受、  ３５・・・第２軸受、
３２、３６・・・内輪、  ３４、３８・・・外輪、
４０・・・ヒートシンク、  ４４・・・第２凹部、
５０・・・制御部、  ５９・・・基板、  ８１、８２・・・押圧部材（規制部材）。
【図１】
2016034201.tif 000003
【図２】
2016034201.tif 000004
【図３】
2016034201.tif 000005
【図４】
2016034201.tif 000006
【図５】
2016034201.tif 000007
【図６】
2016034201.tif 000008
【図７】
2016034201.tif 000009
【図８】
2016034201.tif 000010