(57)【要約】【課題】ヨークの底面に凹部を設け、回転位置センサのモータへの締結を簡易な手法でかつ同軸度をもって容易に行い得る構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供する。【解決手段】外周及び一方の底面の全部又は一部がプレス鋼板によるケースで包括されているモータであり、ケースの底面に回転位置センサを挿入するための凹部が設けられ、凹部の壁面を回転位置センサの導入に利用する構造となっている。【選択図】図３
2016005414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周及び一方の底面の全部又は一部がプレス鋼板によるケースで包括されているモータであり、
前記ケースの底面に回転位置センサを挿入するための凹部が設けられ、前記凹部の壁面を前記回転位置センサの導入に利用する構造となっていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記回転位置センサがレゾルバステータである請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記レゾルバステータのインシュレータ樹脂部にビートが設けられ、軽圧入で同軸度を出せる構造となっている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記レゾルバステータと前記ヨークの他方の底面とがネジ締結されている請求項２又は３に記載のモータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のモータで駆動制御され、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのヨーク（ケース）底面に、レゾルバ等の回転位置センサを外部から挿入できるような凹部を作成し、凹部壁面を回転位置センサの導入に利用できる構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータ（例えばブラシレスモータ）によるアシスト力を付与するものであり、ブリッジ回路で成るインバータによって駆動制御される。
【背景技術】
【０００２】
駆動部にモータを搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っており、モータとしては耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に使用されている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速部内の減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）３０には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。
【０００５】
コントロールユニット３０には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller  Area  Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット３０には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続されている。
【０００６】
電動パワーステアリング装置のモータ２０の動力伝達機構例、及びモータ２０及びコントロールユニット（ＥＣＵ）３０の接続例は図２に示すようになっている。
【０００７】
図２に示すように、モータ２０の出力軸２０１はモータハウジング２０２の外側に延在しており、モータヨークを形成するモータハウジング２０２は、ロータ等を備えたモータ本体を収容する有底略円筒状のケース本体２０３と、ケース本体２０３の開口側に取付けられたモータ取付け部２０４とで構成されている。モータ取付け部２０４は全体として板状に形成され、その中央部の貫通孔を介して出力軸２０１をモータ取付け部２０４の外側に挿通させている。なお、モータ取付け部２０４をフランジ状に形成してもよい。
【０００８】
モータ２０に連結された動力伝達機構６０は、ウォーム６１及びウォームホイール６２から成るウォーム減速機構を有し、ウォーム減速機構と出力軸２０１とを連結する連結部６３を備えている。ウォーム６１は、出力軸２０１と同軸のウォームシャフト６１Ａの中間部に形成され、ウォームホイール６２に噛合している。ウォームホイール６２の軸心には、ウォームホイール６２と一体回転するコラム軸２のアッパー（ハンドル）側出力軸２Ａが連結されている。ウォーム減速機構によって、モータ２０の回転、即ち出力軸２０１の回転が減速されてアッパー側出力軸２Ａに伝達される。
【０００９】
減速機構側のモータ取付け部６４の内部空間は、モータ２０側（開口側）に向かって拡開するようにラッパ形状に形成されており、モータ取付け部６４がモータ２０側のモータ取付け部２４にボルト止めされることで、モータ取付け部６４の開口が閉塞される。モータ取付け部６４にモータ２０を取付けた図２に示す状態では、モータ取付け部６４の内部空間の軸心に連結部６３及び出力軸２０１が位置するようになっている。なお、モータ取付け部６４をフランジ状に形成した場合には、これに対応して、モータ取付け部６４もフランジ状に形成する。
【００１０】
また、モータ２０とコントロールユニット（ＥＣＵ）３０若しくはＥＣＵ基板とは離間してリード線３１で配線されており、モータ２０はコントロールユニット（ＥＣＵ）３０によってリード線３１を介して駆動制御される。
【００１１】
このような電動パワーステアリング装置において、モータとしてブラシレスモータを使用した場合には、モータ回転位置に応じてモータに供給する電流の通電、遮断を制御する必要があるため、モータ回転位置を検出する必要がある。そのため、モータにレゾルバ、ＭＲセンサ等の回転位置センサが連結される。
【００１２】
モータに回転位置センサを連結する手法として、例えば特許第３７８３６６７号公報（特許文献１）に示されるものがある。これは、レゾルバをネジ締結により固定することで、位相合わせの精度向上と、固定後の安定性の向上とを目的として構成されている。レゾルバの位相位置決めについては、励磁による位相調整後、レゾルバをブラケットにネジ止め固定することで、量産に適した組立方法としている。また、固定子コイルに通電して、回転子を予め設定した所定角度以上回転させて拘束し、信号ロータ又は検出ステータの位置を調整する調整手段を備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３７８３６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１に開示された構造では、モータにレゾルバステータを挿入する際のモータ軸との同軸度については全く考慮されていないので、高い同軸度が必要となる場合には使用できない問題がある。従来のモータは、この特許文献１記載のように、ハウジング側にレゾルバステータが設置されているため、ハウジングとヨークとの同軸度、更にハウジングとレゾルバステータとの同軸度を調整する必要があり、その積み重ねを考慮するため、各々の同軸度も厳しく設定する必要があった。
【００１５】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ヨークの底面に凹部を設け、回転位置センサのモータへの締結を簡易な手法でかつ同軸度をもって容易に行い得る構造のモータ並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、外周及び一方の底面の全部又は一部がプレス鋼板によるケースで包括されているモータに関し、本発明の上記目的は、前記ケースの底面に回転位置センサを挿入するための凹部が設けられ、前記凹部の壁面を前記回転位置センサの導入に利用する構造となっていることにより達成される。
【００１７】
本発明の上記目的は、前記回転位置センサがレゾルバステータであることにより、或いは前記レゾルバステータのインシュレータ樹脂部にビートが設けられ、軽圧入で同軸度を出せる構造となっていることにより、或いは前記レゾルバステータと前記ヨークの他方の底面とがネジ締結されていることにより、より効果的に達成される。
【００１８】
上記ブラシレスモータで駆動制御され、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置及びそれを搭載した車両が達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のモータによれば、モータのヨーク（ケース）底面に、レゾルバ、ＭＲセンサ等の回転位置センサが外部から挿入できるような凹部を形成し、凹部の壁面を回転位置センサの挿入に利用できるようにしているので、回転位置センサの締結が容易であり、同軸度の調整も容易である。回転位置センサがレゾルバの場合、インシュレータ樹脂部にビートを設けることで、一層導入し易くなる利点がある。
また、モータヨークの底面に穴が開けられており、回転位置センサをネジ締結により固定できるので、位相合わせが容易となる。モータヨークに凹部を作成することで、回転位置センサのスペースをモータ内部に置くことができるため、モータの軸方向の省スペース化を図ることもできる。
上記構造のモータを電動パワーステアリング装置に適用することにより、位置決め精度が高く、安価で信頼性の高い電動パワーステアリング装置を達成でき、かかる電動パワーステアリング装置を車両に搭載することにより、車両の一層の安定化、コストダウンを図ることがきる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のモータと減速部の連結機構例及びコントロールユニット（ＥＣＵ）との接続例を示す図である。
【図３】本発明に係るモータの構造例及びレゾルバステータの組立図である。
【図４】本発明に係るモータの凹部断面機構図である。
【図５】本発明に係るモータにレゾルバステータを装着した状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るモータにレゾルバステータを装着した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のモータ構造は、反負荷側のヨーク底面（プレス鋼板によるケース）に円形状に窪んだ凹部を設けることにより、レゾルバ等の回転位置センサの装着スペースを確保できると共に、回転位置センサの位置決めを容易に行うことができ、垂直なヨーク壁面により回転位置センサ装着時の挿入を円滑にできる。このヨーク壁面及びテーパ面が、回転位置センサ挿入時に滑らかなセンサ導入の役割を担う。また、回転位置センサがレゾルバの場合、レゾルバステータのインシュレータ樹脂部にビートを設けることで、ある程度の隙間を持ちつつ、軽圧入にて凹部２２に挿入することができる。ヨーク側に回転位置センサが設置されることで、モータステータと回転位置センサとが直接結合されるため、同軸度の確保が容易となる。また、ヨーク底面に、円周方向に余裕をもつ長形状の穴が複数開けられており、モータ位相を調整しつつ、レゾルバステータをヨークにネジ締結し固定することができる。
【００２２】
また、本発明のモータ構造は、ヨーク底面(ハウジング等別部材でモータを塞がず、円周方向をカバーしているヨークがそのまま底面まで覆っている構造)にレゾルバステータを設置する必要はあるが、ヨークの向きによっては、レゾルバの設置方向はモータの負荷側・反負荷側には拠らない。
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
図３は、本発明に係るモータ２０の構造例及びレゾルバステータ５０の組立図であり、図４は、本発明に係るモータ２０の凹部断面機構図である。また、図５は、本発明に係るモータ２０にレゾルバステータ５０を装着した状態を示す断面図であり、図６は斜視図である。
【００２５】
モータ２０の外周はヨーク２１で包括されており、ヨーク２１の反負荷側である一方の底面に、レゾルバステータ５０を受容する円形状に窪んだ凹部２２が形成されており、凹部２２の外側の内周には垂直な壁面２２Ａが形成されている。ヨーク２１の負荷側は、図示はしないが全部又は一部が塞がれて出力軸が突出している。また、凹部２２の中央部に軸受２３を中に介在させているため、レゾルバステータ５０と軸受２３とをモータ軸２５方向に位置決めすべく、レゾルバステータ５０の外径に合わせて、凹部２２の直径（内径）を変化させるように弾性部材で形成すると共に、中央部に隆起２２Ｂを形成している。底面のヨーク２１に凹部２２を形成することで、レゾルバのスペースはモータ２０の内部に存在することになり、モータ２０の軸方向の省スペース化を担っている。
【００２６】
ヨーク２１の凹部２２にはレゾルバステータ５０を導入するための垂直な壁面２２Ａが存在し、これが同時にレゾルバステータ５０の同軸度を出している。また、レゾルバステータ５０のインシュレータ樹脂５１の外面軸方向に沿って、リブ出し加工による凸形状のビートを設けることで、軽圧入にて位相調整の余裕を持ちながら、ある程度の同軸度精度を持って挿入することができる。凹部２２の上面端部内側には丸みを持ったテーパが付けられており、レゾルバステータ５０の凹部２２への挿入を更に容易かつ円滑に行い得るようにしている。
【００２７】
レゾルバステータ５０を凹部２２に挿入後、レゾルバステータ５０の平板上の取付部５３をネジ５２等で締結して固定する。ヨーク２１には円周方向に沿って複数の長形状の穴２６が開けられており、この穴２６にネジ止めする。また、穴２６の６つには、モータ２０の２系統（Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各２系統）のバスバー７０が突出している。
【００２８】
レゾルバステータ５０は凹部２２内に挿入されて固定されるので、凹部２２はレゾルバステータ５０を受容できる寸法容積を備えている。従って、凹部２２とレゾルバステータ５０の寸法関係は、図４に示すように凹部２２の内径Ｌ２はレゾルバステータ５０の外径Ｌ１に対してＬ２＞Ｌ１の関係である。また、凹部２２の隆起２２Ｂまでの深さＨ２は、レゾルバステータ５０の取付部５３の下面までの高さＨ１に対してＨ２≧Ｈ１の関係である。
図６に示すように、ヨーク２１の円周方向に長形状の穴２６が複数個設けられており、穴２６からバスバー７０が突出されている。穴２はレゾルバステータ５０を固定するための穴としても使用でき、ネジ５２によりモータ又はバスバー絶縁樹脂とレゾルバステータ５０とを締結して固定する。穴２６は長形状になっているため、レゾルバステータ５０の締結固定時に位相調整を行うことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１                    ハンドル
２                    コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０                  トルクセンサ
１２                  車速センサ
１４                  舵角センサ
２０                  モータ
３０、２００          コントロールユニット（ＥＣＵ）
４０                  ＣＡＮ
５０                  レゾルバステータ
６０                  動力伝達機構
７０                  バスバー
【図１】
2016005414.tif 000003
【図２】
2016005414.tif 000004
【図４】
2016005414.tif 000005
【図６】
2016005414.tif 000006
【図３】
2016005414.tif 000007
【図５】
2016005414.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月28日(2015.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周及び一方の底面の全部又は一部がプレス鋼板を材質として用いたケースで包括されているモータであり、
前記ケースの底面に回転位置センサを挿入するための凹部が設けられ、
ヨークの凹部は、前記ケースの底面に対して垂直な壁面を有し、
前記回転位置センサのインシュレータ樹脂部は、前記インシュレータ樹脂部の外面軸方向に沿って配列された凸形状のビートを有し、
前記ヨークの凹部には、前記ケースの底面端部内側に付けられた丸みを持ったテーパを有することで、
前記凹部の壁面を前記回転位置センサの導入をすることができ、
同軸度を出せるモータ。
【請求項２】
前記回転位置センサがレゾルバステータである請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記レゾルバステータと前記ヨークの他方の底面とがネジ締結されている請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のモータで駆動制御され、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明は、外周及び一方の底面の全部又は一部がプレス鋼板を材質として用いたケースで包括されているモータであり、前記ケースの底面に回転位置センサを挿入するための凹部が設けられ、ヨークの凹部は、前記ケースの底面に対して垂直な壁面を有し、前記回転位置センサのインシュレータ樹脂部は、前記インシュレータ樹脂部の外面軸方向に沿って配列された凸形状のビートを有し、前記ヨークの凹部には、前記ケースの底面端部内側に付けられた丸みを持ったテーパを有することで、前記凹部の壁面を前記回転位置センサの導入をすることができ、
同軸度を出せることにより達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の上記目的は、前記回転位置センサがレゾルバステータであることにより、或いは前記レゾルバステータと前記ヨークの他方の底面とがネジ締結されていることにより、より効果的に達成される。