(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸を、固定部材で支えたステータとしての永久磁石で囲い、この永久磁石を、ロータとしての円筒状の巻線シリンダで囲い、この巻線シリンダの回転を動力伝達部材を介して車軸に伝える形式の電動パワーステアリングにおいて、
前記巻線シリンダは、内筒巻線とこの内筒に被せた外筒巻線とからなる多重巻線構造とし、前記動力伝達部材側から延したときに先端は内筒巻線の先端より外筒巻線の先端を所定寸法延した若しくは後退させた段差構造とし、この段差構造に対応する段差部を備えたカラーを、前記多重巻線構造の巻線シリンダの先端に嵌合して、軸受を介して前記固定部材に回転可能に保持させたことを特徴とする電動パワーステアリングのモータの巻線シリンダ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に搭載する電動パワーステアリングのモータの巻線シリンダ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリングのモータには、例えば、実公平３−５２６０６号公報「電気式倍力操舵装置」に示されたものがある。この電気式倍力操舵装置は、同公報の図によれば、ラックハウジング３内に電動機（モータ）を備えたものであり、この電動機は、ロータとしてのナット７と、このナット７に一端を固定した電動機回転子１１と、ステータとしての磁石１６と、鉄心１７とを備えたコアレスモータである。
【０００３】
この電気式倍力操舵装置は、減速歯車機構を別途設ける必要がなく、且つモータを無鉄心（コアレス）型回転子としたので、装置全体をコンパクトにすることができ、周辺装置と干渉することがない。また、モータの電動機回転子１１及び磁石１６を長くすることによって大きなトルクを発生させることができる。
【０００４】
一般的に、モータでは、高トルクの発生を目的に、磁石１６と電動機回転子１１との間の隙間を小さく（狭く）設定する必要がある。隙間が小さいと、永久磁石の磁界内の磁力が強く、モータの性能が向上する。つまり、隙間を小さくして、永久磁石の磁束密度を大きく保ち、隙間における有効磁束が多くなるようにすることで、モータの発生トルク（電流にも比例する）を大きくする。
逆に、隙間が大きいと、永久磁石の磁界内の磁束が少くなり、モータの発生トルクが小さくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の「電気式倍力操舵装置」では、回転部分であるロータとしての電動機回転子１１（巻線シリンダ）の一端をナット７に固定し、先端を固定しない片持ち構造のため振動、衝撃による振れ、経年変化（劣化含む）によって、先端に楕円が発生する心配がある。
また、振動、衝撃による振れ、経年変化による楕円を考慮して、磁石１６と電動機回転子１１との間の隙間、並びに電動機回転子１１と鉄心１７との間の隙間を大きくすると、モータの発生トルクが小さくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、振動、衝撃による振れ、経年変化による楕円の発生を防止することができ、巻線シリンダの内外の隙間を小さく設定することができる電動パワーステアリングのモータの巻線シリンダ構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１では、車軸を、固定部材で支えたステータとしての永久磁石で囲い、この永久磁石を、ロータとしての円筒状の巻線シリンダで囲い、この巻線シリンダの回転を動力伝達部材を介して車軸に伝える形式の電動パワーステアリングにおいて、巻線シリンダは、内筒巻線とこの内筒に被せた外筒巻線とからなる多重巻線構造とし、動力伝達部材側から延したときに先端は内筒巻線の先端より外筒巻線の先端を所定寸法延した若しくは後退させた段差構造とし、この段差構造に対応する段差部を備えたカラーを、多重巻線構造の巻線シリンダの先端に嵌合したことを特徴とする。
【０００８】
巻線シリンダを内筒巻線及び外筒巻線とからなる多重巻線構造とし、先端は内筒巻線の先端より外筒巻線の先端を所定寸法延した段差構造とする。段差構造にすることで、はめ合いを実施する。
カラーを段差構造に対応する段差部を備えたものとし、多重巻線構造の巻線シリンダの先端に嵌合する。すなわち、外筒巻線にカラーを所望のはめ合い寸法で嵌め込み、振動、衝撃による振れ、経年変化による楕円の発生を防止する。
また、外筒巻線にカラーを所望のはめ合い寸法によって嵌め込み、機械的接合を行うので、カラーが巻線シリンダの内周面若しくは外周面の表面より突出することはなく、巻線シリンダは所望の隙間を保持する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電動パワーステアリングの一例の概念図であり、電動パワーステアリング１０は、運転者１１の操舵力Ｆを補助するものであり、運転者１１の操舵力Ｆを検知するトルクセンサ１２と、このトルクセンサ１２の信号に基づいて、補助力の大きさ及びモータの回転方向の制御を行うコントローラ１３（ＥＣＵ）と、このコントローラ１３の信号によって操舵補助力を出力する電動モータ１４とを備えたものである。１５はバッテリ、１６はステアリングホイール、１７はステアリングギヤである。
【００１０】
図２は本発明に係る電動パワーステアリングの要部断面図であり、ステアリングギヤ１７に動力伝達部材であるボールねじ２１を介して電動モータ１４を取付け、この電動モータ１４の回転によって直線運動の操舵補助力を与える電動パワーステアリング１０を示す。
【００１１】
ステアリングギヤ１７は、ギヤケースハウジング２２内にラック＆ピニオンを収納し、ラックを形成した車軸２３をモータハウジング２４内にまで通し、車軸２３の両端にボールジョイント２５，２５を介してタイロッド２６，２６を取付けたものであり、ステアリングホイールの回転を車軸２３の直線運動に変換するものである。
【００１２】
図３は本発明に係る電動モータの断面図である。
電動モータ１４は、コアレスモータ３０であり（以下、電動モータ１４をコアレスモータ３０と呼称する。）、ギヤケースハウジング２２並びにモータハウジング２４に固定した固定部分であるステータ３１と、ギヤケースハウジング２２並びにモータハウジング２４側に回転可能に支持した回転部分であるロータ３２とからなる。ロータ３２にボールねじ２１を接続することで、ロータ３２の回転を車軸２３の直線運動に変換することができる。
【００１３】
ボールねじ２１は、ねじ軸３３（車軸２３）とナット３４がボール３５・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を介して作動する部品である。３６はケーブルを接続するコネクタである。
【００１４】
ステータ３１は、モータハウジング２４に取付けた固定部材４１と、この固定部材４１で支持し、車軸２３を囲った永久磁石４２と、ギヤケースハウジング２２に取付けたブラシホルダ４３と、このブラシホルダ４３に取付けたブラシ４４と、ギヤケースハウジング２２に嵌合したころがり軸受４５とからなる。４６は固定部材４１に嵌合した軸受を示す。
【００１５】
ロータ３２は、永久磁石４２を囲った円筒状の巻線シリンダ４７と、この巻線シリンダ４７に取付けた整流子４８と、中央のシヤフト４９とからなり、巻線シリンダ４７の一端を動力伝達ディスク５１に固定し、巻線シリンダ４７の先端の内周面側に軸受４６を沿わせ、この軸受４６を介して先端を固定部材４１に回転可能に保持させたものである。５３は巻線シリンダ４７の先端に嵌合したカラーである。なお、モータハウジング２４はヨーク（継鉄）を兼ねるものであり、巻線シリンダ４７から発生する磁束を有効に導くための固定磁性体でもある。
【００１６】
また、コアレスモータ３０では、ヨーク（モータハウジング２４）の内径より僅かに小さく巻線シリンダ４７の外径を設定し、所定の隙間Ｓ１を形成する。一方、永久磁石４２の外径より僅かに大きく巻線シリンダ４７の内径を設定し、所定の隙間Ｓ２を形成する。これらの隙間Ｓ１，Ｓ２は小さく（狭く）することが望ましい。隙間Ｓ１，Ｓ２が小さいと、永久磁石４２の磁束を多く維持すことができ、モータの発生トルクを大きくすることができる。
次に、より詳細にステータ並びにロータを説明する。
【００１７】
図４は本発明に係るコアレスモータのステータの要部断面斜視図であり、永久磁石４２並びに軸受４６を固定部材４１に取付けたことを示す。
固定部材４１は、磁石取付け部６１並びに軸受取付け部６２を同軸に旋削したものである。磁石取付け部６１並びに軸受取付け部６２を同軸に旋削したので、固定部材４１に永久磁石４２並びに軸受４６を取付けると、永久磁石４２の中心軸線Ｃ１と軸受４６の中心軸線Ｃ２とを同軸に組合せることができる。
【００１８】
永久磁石４２は、フェライト磁石である。フェライト磁石を用いることで、生産コストの低減及び軽量化を図ることができる。なお、永久磁石としては、他に希土類磁石を用いてもよい。
【００１９】
軸受４６は滑り軸受であり、非導電体を用いたものである。非導電体を用いると、磁力線は流れに影響を受けないので、モータは損失を無視することができ、モータ効率の向上を図ることができる。非導電体の一例としては、樹脂、複合材料（ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、セラミックス、多孔質材料を挙げることができる。
【００２０】
図５は本発明に係るコアレスモータのロータの斜視図であり、円筒状の巻線シリンダ４７の先端にカラー５３を嵌合し、一端に整流子４８を設け、この整流子４８をシヤフト４９に取付けた状態を示す。６３は巻線用電線であり、Ｃ３は巻線シリンダ４７の中心軸線を示す。
整流子４８は、整流子片６５・・・を所定の数だけ備えたものである。整流子片６５・・・のライザ６６・・・に巻線用電線６３・・・を接続する。
【００２１】
図６は本発明に係るコアレスモータのロータの分解斜視図である。
巻線シリンダ４７は、内筒巻線７１と、この内筒巻線７１に被せた外筒巻線７２とからなる多重巻線構造であり、動力伝達部材（ボールねじ）側から、つまり、動力伝達ディスク５１側から延したときに先端は内筒巻線７１の先端より外筒巻線７２の先端を所定寸法Ｌ１だけ延した段差構造としたものである。なお、仮想線で示すように、先端は内筒巻線７１の先端より外筒巻線７２の先端を所定寸法Ｌ２だけ後退させた段差構造としてもよい。
【００２２】
内筒巻線７１は、第１巻線体７３・・・を複数配列し、一体的に円筒状に形成したものであり、第１巻線体７３は、所定の線径、長さの巻線用電線６３を幅広の六角形状に巻き回したコイルである。
なお、第１巻線体７３は六角形状のコイルに限定するものではなく、菱形に巻き回したコイルでもよい。
【００２３】
外筒巻線７２は、第２巻線体７４・・・を複数配列し、一体的に円筒状に形成したものである。第２巻線体７４は第１巻線体７３と同様であるが、第１巻線体７３に対し、幅広の全長が寸法Ｌ１だけ長い。
カラー５３は、内側の軸受嵌合部７５と、外側の段差部７６と、外周部７７とからなり、肉厚をＨ１としたものである。次図でカラー５３を詳細に説明する。
【００２４】
図７は図３の７部拡大図であり、カラー５３及び巻線シリンダ４７の先端の詳細図である。Ｈ２は巻線シリンダ４７の厚さを示す。
カラー５３の軸受嵌合部７５は、内筒巻線７１の内径Ｄ１より僅かに大きい内径Ｄ２にした。すなわち、Ｄ２＝Ｄ１＋２・Ｇ１とした。
【００２５】
また、段差部７６は、外筒巻線７２の内径Ｄ３に対して僅かに大きい外径Ｄ４にした。
さらに、外周部７７は外筒巻線７２の外径Ｄ５より小さい外径Ｄ６にした。すなわち、Ｄ６＝Ｄ５−２・Ｇ２とした。
【００２６】
以上に述べた電動パワーステアリングのモータの巻線シリンダ構造の作用を次に説明する。
図７に示すように、カラー５３の外径Ｄ６を巻線シリンダ４７の外径Ｄ５より小さく（Ｄ６＝Ｄ５−２・Ｇ２）し、且つ、カラー５３の内径Ｄ２を巻線シリンダ４７の内径Ｄ１より大きく（Ｄ２＝Ｄ１＋２・Ｇ１）したので、カラー５３を巻線シリンダ４７の外径と内径との間に収めることができる。その結果、隙間Ｓ１，Ｓ２を小さく設定することができる。
【００２７】
このことを実現するための具体的構造として、カラー５３に段差部７６、巻線シリンダ４７に段差構造を互いに設け、巻線シリンダ４７にカラー５３を差し込むようにした。その結果、カラー５３を機械的接合で強固に取付けることができる。
【００２８】
所定寸法Ｌ１を設けることによって、接着する場合には、接着面積が大きくなり、接着強度を大きくすることができる。
従って、カラー５３で巻線シリンダ４７をバックアップすることができ、巻線シリンダ４７の経年変化（振動、衝撃による振れも含む）による楕円の発生を防止することができる。
【００２９】
図８（ａ）〜（ｃ）は巻線シリンダ構造の比較図である。
（ａ）は、図７を写したもので、本発明の巻線シリンダ構造を示し、巻線シリンダ４７の内外に形成した隙間はＳ１，Ｓ２である。
（ｂ）は、第１比較例の巻線シリンダ構造を示し、巻線シリンダ１０１の外周面にカラー１０２を取付けた状態を示す。巻線シリンダ１０１の外周面に設定した隙間はＳ３である。
【００３０】
（ｃ）は、第２比較例の巻線シリンダ構造を示し、巻線シリンダ１０１の内周面にカラー１０３を取付けた状態を示す。巻線シリンダ１０１の内周面に設定した隙間はＳ４である。
図から明らかなように、隙間Ｓ１は隙間Ｓ３より小さく、また、隙間Ｓ２は隙間Ｓ４より小さい。本発明によれば小さい隙間Ｓ１，Ｓ２でカラー５３を取付けることができる。
【００３１】
尚、本発明の実施の形態に示した図６の巻線シリンダ４７の段差構造を所定寸法Ｌ２だけ後退させた構造とした場合は、段差構造に対応する段差部７６を内側に向けて形成する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、巻線シリンダを内筒巻線と外筒巻線とからなる多重巻線構造とし、この先端を内筒巻線の先端より外筒巻線の先端を所定寸法延した段差構造とし、この段差構造に対応する段差部を備えたカラーを、巻線シリンダの先端に嵌合して、軸受を介して固定部材に回転可能に保持させたので、振動、衝撃による振れ、経年変化による楕円の発生を防止することができる。
【００３３】
また、段差構造に対応する段差部を備えたカラーを、巻線シリンダの先端に嵌合したので、巻線シリンダにカラーを確実に取付けることができる。その結果、巻線シリンダの内外径より突出させることなくカラーの内外径を設定することができ、巻線シリンダにカラーを取付けても、巻線シリンダの内外面よりカラーが突出することはない。従って、巻線シリンダの内外の隙間を小さく設定することができる。
巻線シリンダ構造として、カラーに段差部、巻線シリンダに段差構造を互いに設け、巻線シリンダにカラーを差し込むようにした。その結果、カラーを機械的接合で強固に取付けることができる。巻線シリンダ構造では、先端は内筒巻線の先端より外筒巻線の先端を所定寸法だけ延した段差構造としたので、所定寸法を設けることによって、接着する場合には、接着面積が大きくなり、接着強度を大きくすることができる。
従って、カラーで巻線シリンダをバックアップすることができ、巻線シリンダの経年変化（振動、衝撃による振れも含む）による楕円の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリングの一例の概念図
【図２】本発明に係る電動パワーステアリングの要部断面図
【図３】本発明に係る電動モータの断面図
【図４】本発明に係るコアレスモータのステータの要部断面斜視図
【図５】本発明に係るコアレスモータのロータの斜視図
【図６】本発明に係るコアレスモータのロータの分解斜視図
【図７】図３の７部拡大図
【図８】巻線シリンダ構造の比較図
【符号の説明】
１０…電動パワーステアリング、２１…動力伝達部材（ボールねじ）、２３…車軸、３０…コアレスモータ、３１…ステータ、３２…ロータ、４１…固定部材、４２…永久磁石、４７…巻線シリンダ、５１…動力伝達ディスク、５３…カラー、７１…内筒巻線、７２…外筒巻線、７６…段差部、Ｌ１，Ｌ２…所定寸法。
【図１】
0004070930.tif 000002
【図２】
0004070930.tif 000003
【図３】
0004070930.tif 000004
【図４】
0004070930.tif 000005
【図５】
0004070930.tif 000006
【図６】
0004070930.tif 000007
【図７】
0004070930.tif 000008
【図８】
0004070930.tif 000009