(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に形成したボールねじと、このボールねじに噛み合わせたナットと、このナットに取付けた筒体と、この筒体に且つ前記ナットの近傍に設けた保持ディスクと、この保持ディスクの外周部に一端を嵌合した巻線シリンダと、前記保持ディスクの一側面に取付けた整流子と、この整流子へ車軸方向から押圧するブラシと、前記巻線シリンダの内方に配置した永久磁石と、これらの永久磁石及びブラシを支えると共に前記ナット、保持ディスク、巻線シリンダ、整流子を覆うモータハウジングとからなる電動パワーステアリング用コアレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング用コアレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング用コアレスモータとして、例えば実公平３−５２６０６号公報「電気式倍力操舵装置」が知られている。
上記技術は、同公報の図によれば、ラック軸４（車軸）にウォーム６（ボールねじ）を形成し、このボールねじにナット７を噛み合わせ、このナット７に電機子巻線１２（巻線シリンダ）を取付け、ナット７に整流子１３を取付け、この整流子１３にホルダ１５に収納した摺動子１４（ブラシ）で整流子１３の円周方向から押圧し、電機子巻線１２の内方に磁石１６（永久磁石）を配置し、これらの磁石１６及び摺動子１４を支えると共にナット７、電機子巻線１２、整流子１３をラックハウジング３（モータハウジング）で覆った電動パワーステアリング用コアレスモータである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記電動パワーステアリング用コアレスモータでは、摺動子１４（ブラシ）で整流子１３の円周方向から押圧する構造のため、コアレスモータを車軸に沿って一方向から組立てることはできず、例えば、ロボットなどを利用し組立てには不向きである。
また、整流子１３を車軸に沿って配置したレイアウトなので、コアレスモータの全長が長くなり、車幅の狭い車両の場合に設計の制約を課すことがある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、組立てやすく、車両の設計の制約を課すことのない電動パワーステアリング用コアレスモータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の電動パワーステアリング用コアレスモータは、車軸に形成したボールねじと、このボールねじに噛み合わせたナットと、このナットに取付けた筒体と、この筒体に且つナットの近傍に設けた保持ディスクと、この保持ディスクの外周部に一端を嵌合した巻線シリンダと、保持ディスクの一側面に取付けた整流子と、この整流子へ車軸方向から押圧するブラシと、巻線シリンダの内方に配置した永久磁石と、これらの永久磁石及びブラシを支えると共に前記ナット、保持ディスク、巻線シリンダ、整流子を覆うモータハウジングとから構成したことを特徴とする。
【０００６】
車軸にボールねじ形成し、このボールねじにナットを噛み合わせ、このナットに筒体取付け、この筒体に且つナットの近傍に保持ディスク設け、この保持ディスクの外周部に巻線シリンダの一端を嵌合し、保持ディスクの一側面に整流子を取付け、この整流子へ車軸方向からブラシ押圧し、巻線シリンダの内方に永久磁石配置し、これらの永久磁石及びブラシを支えると共にナット、保持ディスク、巻線シリンダ、整流子をモータハウジングで覆うことで、電動パワーステアリング用コアレスモータを組立てる。
【０００７】
巻線シリンダの一端に保持ディスクの外周部を嵌合し、この保持ディスクの近傍に且つ筒体にナットを配置し、このナットをボールねじに噛み合わせるようにすることで、電動パワーステアリング用コアレスモータの全長を短くする。すなわち、電動パワーステアリング用コアレスモータをコンパクトなモータにする。保持ディスクの一側面に整流子を取付け、この整流子へ車軸方向からブラシ押圧することで、電動パワーステアリング用コアレスモータの構成部品をすべて車軸に沿って組立てるられるようにする。
【０００８】
【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用コアレスモータを搭載したステアリング装置の斜視図である。
電動パワーステアリングとしてのステアリング装置１０は、ステアリングホイル１１の操舵力をアシストする電動パワーステアリング用コアレスモータ３０（以下、「コアレスモータ」と略記する）を備えた電動パワーステアリングの一例であり、ステアリングホイル１１の操舵力をトルクセンサ１２で検知し、このトルクセンサ１２からの情報に基いてコアレスモータ３０を制御するコントローラ１３を備えたものである。
【０００９】
図中、１４はバッテリ、１５はステアリングホイル１１を支持するステアリングシャフト、１６はステアリングシャフトの先端に取付けたユニバーサルジョイント、１７はユニバーサルジョイント１６を介してステアリングシャフト１５に取付けた先端シャフト、１８はギヤケース、１９は車軸、２１，２１は車軸１９に取付けたタイロッド、２２，２２は前輪を示す。
【００１０】
図２は電動パワーステアリング用コアレスモータを搭載したステアリング装置の要部断面図である。
詳しくは、ステアリング装置１０は、ギヤケース１８内に先端シャフト１７に形成したピニオン２４及び車軸１９に形成したラック２５を収納し、ピニオン２４の回転をラック２５に伝えることで車軸１９を図面の左右に移動できるようにしたものであり、このときに、車軸１９に形成したボールねじ２６に動力伝達部材であるスラストボール群２７を介してコアレスモータ３０の回転トルクを伝達することで、ステアリングホイル１１（図１参照）の操舵力をアシストするようにしたものである。なお、２８，２８は車軸１９にタイロッド２１，２１を接続するためのボールジョイント、２９はスラストボール群２７を介してボールねじ２６に嵌合させたナットである。
【００１１】
図３は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの正面断面図である。
コアレスモータ３０は、車軸１９に形成したボールねじ２６と、このボールねじ２６に噛み合わせたナット２９と、このナット２９に取付けた筒体４６と、この筒体４６に設けた保持ディスク４３と、この保持ディスク４３の外周部４３ｂに一端４４ａを嵌合した巻線シリンダ４４と、保持ディスク４３に取付けた整流子４２と、この整流子４２を押圧するブラシ３８，３８と、巻線シリンダ４４の内方に配置した永久磁石３４と、これらの永久磁石３４及びブラシ３８，３８を支えると共にナット２９、保持ディスク４３、巻線シリンダ４４、整流子４２を覆うモータハウジング３５とから構成したコアレスモータにおいて、保持ディスク４３にほぼ車軸１９に平行な通孔４７・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ）を開け、筒体４６に車軸１９の中心から且つ放射軸にほぼ平行な通孔４９・・・を開け、これらの通孔４７・・・，４９・・・を通じて空気をモータハウジング３５内に循環させるようにしたものである。なお、ナット２９は、保持ディスク４３の近傍に設けるようにしたものである。
【００１２】
図４は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータのステータの分解斜視図であり、ステータ３１は、固定部材３２の一端３２ａに取付けたボールベアリング３３と、固定部材３２の外周３２ｂに取付けた永久磁石３４と、これらの永久磁石３４、ボールベアリング３３及び固定部材３２を収納するモータハウジング３５と、ギヤケース１８側に取付けたボールベアリング３６と、ギヤケース１８側に取付けたブラシ取付けベース３７と、このブラシ取付けベース３７に取付けたブラシ３８，３８とからなる。１８ａはギヤケースのフランジ部、３５ａはモータハウジング３５のエッジ部３５ａを示す。
【００１３】
図５は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータのロータの分解斜視図であり、ロータ４１は、整流子４２を保持ディスク４３に取付け、この保持ディスク４３を巻線シリンダ４４の一端４４ａに嵌合させ、巻線シリンダ４４の他端４４ｂにスラストリング４５を嵌合させ、保持ディスク４３に筒体４６を嵌合させ、この筒体４６に、図３に示すスラストボール群２７を介してボールねじ２６に嵌合させるナット２９を取付けたものである。なお、ナット２９は、保持ディスク４３の近傍に設けるようにしたものである。
整流子４２は、保持ディスク４３の一側面４３ａに円盤状に配置した整流子片４２ａ・・・の集合であって、保持ディスク４３の複数の通孔４７・・・に嵌合させる逃げ孔４８・・・を備えたものである。
【００１４】
図６は図３の６−６線矢視図であり、保持ディスク４３の一側面４３ａを示す。
保持ディスク４３は、巻線シリンダ４４の一端４４ａを支持すると共に整流子片４２ａ・・・（図５参照）を保持するディスク状の部材であって、複数の通孔４７・・・を形成した部材である。４３ｂは保持ディスク４３の外周部を示す。
【００１５】
図７は図６の７−７線断面図であり、通孔４７は、保持ディスク４３の一側面４３ａに形成すると共に保持ディスク４３の周方向に斜めに形成することにより、ロータ４１（図５参照）の回転で空気の流れが発生するように意図したものである。
すなわち、コアレスモータ３０（図３参照）は、保持ディスク４３の通孔４７・・・を車軸１９に対して所定角度を傾斜させることで、積極的に空気をモータハウジング３５（図３参照）内に循環させるようにしようとするものである。この結果、図３に示す整流子４２やブラシ３８，３８の冷却効果の向上を図ることができる。
【００１６】
図８は図３の８−８線断面図であり、筒体４６は、図３に示すように車軸１９に形成したボールねじ２６にスラストボール群２７を介してコアレスモータ３０の回転トルクを伝達するナット２９を備えた部材であって、筒体４６の外周から車軸１９に向かう放射軸Ａ・・・に対して傾斜するように形成した通孔４９・・・を備えたものである。
すなわち、コアレスモータ３０（図３参照）は、筒体４６の通孔４９・・・を放射軸Ａに対して所定角度を傾斜させることで、積極的に空気をモータハウジング３５（図３参照）内に循環させるようにするものである。この結果、図３に示す整流子４２やブラシ３８，３８の冷却効果の向上を図ることができる。
【００１７】
以上に述べたコアレスモータ３０の作用を次に説明する。図９〜図１２はコアレスモータ３０の組立手順の一例を示す工程図であり、先ず、コアレスモータ３０の組立手順から説明する。
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第１組立工程図であり、（ａ）において、固定部材３２の一端３２ａにボールベアリング３３を取付け、固定部材３２の外周３２ｂに永久磁石３４を取付け、これらの永久磁石３４、ボールベアリング３３及び固定部材３２をモータハウジング３５に収納する。
すなわち、（ｂ）において、固定部材３２、ボールベアリング３３、永久磁石３４を車軸方向からモータハウジング３５に組み付けることでステータサブ組立体５１にする。
【００１８】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第２組立工程図であり、（ａ）において、整流子４２を保持ディスク４３に取付け、この保持ディスク４３を巻線シリンダ４４の一端４４ａに嵌合させ、巻線シリンダ４４の他端４４ｂにスラストリング４５を嵌合させる。
すなわち、（ｂ）において、整流子４２、保持ディスク４３及びスラストリング４５を車軸方向から巻線シリンダ４４に組み付けることでロータサブ組立体５２にする。
【００１９】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第３組立工程図であり、（ａ）において、ボールねじ２６をギヤケース１８に貫通させ、ロータ４１（図３参照）側の筒体４６にナット２９を嵌合させ、このナット２９をスラストボール群２７（図３参照）を介してボールねじ２６に嵌合させ、ギヤケース１８にボールベアリング３６を取付け、ギヤケース１８のフランジ部１８ａにブラシ３８，３８を取付け済みのブラシ取付けベース３７を取付る。
すなわち、（ｂ）において、ボールねじ２６を貫通させたギヤケース１８にボールベアリング３６、筒体４６、ナット２９、ブラシ取付けベース３７及びブラシ３８，３８を車軸方向から取付けることで、ギヤケースサブ組立体５３にする。
【００２０】
図１２は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第４組立工程図であり、ギヤケースサブ組立体５３にロータサブ組立体５２を車軸方向から組付け、これらのロータサブ組立体５２及びギヤケースサブ組立体５３にステータサブ組立体５１を車軸方向から組付け、ギヤケース１８のフランジ部１８ａにモータハウジング３５のエッジ部３５ａをかしめコアレスモータ３０の組立を完了する。
すなわち、保持ディスク４３の一側面４３ａに整流子４２を取付け、この整流子４２へ車軸方向からブラシ３８，３８で押圧するようにしたので、コアレスモータ３０の構成部品をすべて車軸１９に沿って組立てることができる。この結果、コアレスモータ３０の組立性の向上を図ることができ、組立時間を短縮することでコアレスモータ３０の製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】
図１３（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第１作用説明図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は実施例を示す。
（ａ）において、比較例のコアレスモータ１００は、整流子１０１を車軸１０２に沿って設け、この整流子１０１の回りにブラシ１０３，１０３を配置し、整流子１０１をブラシ１０３，１０３で車軸１０２の円周から中心に向かって押圧するようにすると共に、車軸１０２に形成したボールねじ１０５にコアレスモータ１００の回転トルクを伝達するナット１０７を保持ディスク１０８に対向するスラストリング１０９側に設けたものであり、コアレスモータ１００の全長が長い。ここで、コアレスモータ１００の全長をＬ１と呼ぶことにする。
【００２２】
（ｂ）において、実施例のコアレスモータ３０は、巻線シリンダ４４の一端４４ａに保持ディスク４３を嵌合し、この保持ディスク４３の近傍に且つ筒体４６にナット２９を配置し、このナット２９をボールねじ２６に噛み合わせるようにすることで、コアレスモータ３０の全長を短くできる。また、保持ディスク４３の一側面４３ａに整流子４２を取付け、この整流子４２へ車軸方向からブラシ３８，３８で押圧するようにすることで、コアレスモータ３０の全長をさらに短くできる。ここで、コアレスモータ３０の全長をＬ２とすれば、全長Ｌ２は（ａ）に示すコアレスモータ１００の全長Ｌ１に比べ短い（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００２３】
すなわち、巻線シリンダ４４の一端に保持ディスク４３の外周部４３ｂを嵌合し、この保持ディスク４３の近傍に且つ筒体４６にナット２９を配置し、このナット２９をボールねじ２６に噛み合わせるようにすることで、コアレスモータ３０の全長を短くする。すなわち、コアレスモータ３０をコンパクトなモータにすることができる。
【００２４】
図１４（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第２作用説明図である。
（ａ）において、ロータ４１を矢印▲１▼の如く時計回りに回転させると、筒体４６の通孔４９には矢印▲２▼の如く内から外へ向かう空気の流れが発生し、保持ディスク４３の通孔４７には矢印▲３▼の如く図面表側から図面裏側へ向かう空気の流れが発生する。その結果、（ｂ）において、保持ディスク４３の通孔４７から筒体４６の通孔４９の間に循環流５４を発生させる。これにより、整流子４２・ブラシ３８，３８間で発生する摩擦熱を冷却することができる。この結果、コアレスモータ３０（図３参照）の寿命を延ばすことができる。
【００２５】
図１５（ａ），（ｂ）は本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第３作用説明図である。
（ａ）において、ロータ４１を矢印▲４▼の如く反時計回りに回転させると、筒体４６の通孔４９には矢印▲５▼の如く外から内へ向かう空気の流れが発生し、保持ディスク４３の通孔４７には矢印▲６▼の如く図面裏側から図面表側へ向かう空気の流れが発生する。その結果、（ｂ）において、矢印の如く保持ディスク４３の通孔４７から筒体４６の通孔４９の間に図１４に示した循環流５４と逆向きの循環流５５を発生させる。これにより、整流子４２・ブラシ３８，３８間で発生する摩擦熱を冷却することができる。
【００２６】
尚、実施例では図３に示すように、保持ディスク４３の一側面４３ａ、即ち巻線シリンダ４４の外方に整流子４２を設け、この整流子４２にブラシ３８，３８を押圧するようにしたが、これに限るものではなく、巻線シリンダの内方に整流子を設け、この整流子にブラシを押圧するようにしたものであってもよい。
【００２７】
【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は、保持ディスクの一側面に取付けた整流子と、この整流子へ車軸方向から押圧するブラシとを設けたので、電動パワーステアリング用コアレスモータの構成部品をすべて車軸に沿って組立てることができる。この結果、電動パワーステアリング用コアレスモータの組立性の向上を図ることができ、組立時間を短縮することで電動パワーステアリング用コアレスモータの製造コストの低減を図ることができる。
また、車軸に形成したボールねじと、このボールねじに噛み合わせたナットと、このナットに取付けた筒体と、この筒体に且つナットの近傍に設けた保持ディスクとを設けたので、電動パワーステアリング用コアレスモータの全長を短くすることができる。この結果、電動パワーステアリング用コアレスモータをコンパクトなモータにすることができる。
【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用コアレスモータを搭載したステアリング装置の斜視図
【図２】電動パワーステアリング用コアレスモータを搭載したステアリング装置の要部断面図
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの正面断面図
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータのステータの分解斜視図
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータのロータの分解斜視図
【図６】図３の６−６線矢視図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図３の８−８線断面図
【図９】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第１組立工程図
【図１０】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第２組立工程図
【図１１】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第３組立工程図
【図１２】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第４組立工程図
【図１３】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第１作用説明図
【図１４】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第２作用説明図
【図１５】本発明に係る電動パワーステアリング用コアレスモータの第３作用説明図
【符号の説明】
１９…車軸、２６…ボールねじ、２９…ナット、３０…コアレスモータ、３４…永久磁石、３５…モータハウジング、３８…ブラシ、４２…整流子、４３…保持ディスク、４３ｂ…外周部、４４…巻線シリンダ、４４ａ…一端、４６…筒体。
【図１】
0004202578.tif 000002
【図２】
0004202578.tif 000003
【図３】
0004202578.tif 000004
【図４】
0004202578.tif 000005
【図５】
0004202578.tif 000006
【図６】
0004202578.tif 000007
【図７】
0004202578.tif 000008
【図８】
0004202578.tif 000009
【図９】
0004202578.tif 000010
【図１０】
0004202578.tif 000011
【図１１】
0004202578.tif 000012
【図１２】
0004202578.tif 000013
【図１３】
0004202578.tif 000014
【図１４】
0004202578.tif 000015
【図１５】
0004202578.tif 000016