JP2008289260A - 回転電機及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで高い静粛性を実現でき、放熱効果も高い回転電機及びこれを使用した電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ハウジング50内にロータとステータとを備えた回転電機(電動モータ)において、ハウジング50の外表面に対して、吸音材51を設ける。吸音材51を、ステータコアの軸方向寸法よりも狭い範囲内に位置して設けてもよい。電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に電動モータとして、上記回転電機を用いる。
【選択図】図2
【解決手段】ハウジング50内にロータとステータとを備えた回転電機(電動モータ)において、ハウジング50の外表面に対して、吸音材51を設ける。吸音材51を、ステータコアの軸方向寸法よりも狭い範囲内に位置して設けてもよい。電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に電動モータとして、上記回転電機を用いる。
【選択図】図2
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に好適な回転電機に関し、特に、回転電機(モータ)の作動音低減に関する。
従来より、自動車用操舵系において、油圧式や電動式のパワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)が提案され、実用化されている。現在においては、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータで補助操舵トルクを発生し、この補助操舵トルクをステアリング軸に伝達する電動パワーステアリング装置の開発が進められている。
例えばコラムタイプの電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラムの一部が減速ギアボックスで構成され、この減速ギアボックスに電動モータが取り付けられている。かかるコラムタイプの電動パワーステアリング装置においては、電動モータの回転が、減速ギアボックスに収納されたウォーム減速機構により減速された後、ステアリング軸に伝達される。
かかる電動パワーステアリング装置の振動や騒音対策としては、例えば、下記特許文献1および2に記載の技術がある。
特願2006−030762号公報
特許第2667808号公報
上記EPSでは、前述の通り電動モータを駆動源とし、減速機構を介して操舵をアシストしている。このため、電動モータや減速機構から作動音が発生する。近年においては、ハイブリッド車(HV)を始め、車両の静粛性が高くなり、EPSの作動音低減の要求が高まっている。作動音低減には、モータ制御技術、減速機の精度向上が要求され、部品のコストも高くなる。このため、低価格で作動音低減を実現する必要がある。例えば、上記特許文献2においては、モータ全体を吸音材で覆う構造が提案されている。しかしながら、モータ全体を覆うため、吸音材の使用量が多く、低コストを実現することが難しい。また、車両に搭載する際に、スペースを確保する必要があるという問題がある。また、同文献の構造では、モータ全体を覆う構造であることから、モータの放熱性が悪くなるおそれもあり、吸音材を設ける際にモータ使用材料の耐熱温度も考慮する必要があるなど、作動音低減と相反する問題も生じ得る。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストで高い静粛性を実現でき、放熱効果も高い回転電機及びこれを使用した電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の回転電機は、筐体内に回転子と固定子とを備えた回転電機において、前記筐体の外表面に対して、部分的に吸音材が設けられていることを特徴とする。
筐体の外表面に対して部分的に吸音材が設けられているため、高い吸音効果を得ることができる。また、筐体全体を吸音材で覆う構成ではないため、コンパクト化が図れ、車両搭載性を損なうことを抑制できる。また、モータ筐体にコンパクトな吸音材を配置することで、放熱性を向上できる。
また、前記吸音材は、前記固定子が備えるステータコアの軸方向寸法よりも狭い範囲内に位置して設けられているものとすることができる。
本構成によれば、加振源であるステータコアの外周に吸音材が設けられることにより、高い吸音効果を得ることができる。
また、前記筐体は外表面に凸部又はリブを備え、前記凸部又はリブ上に前記吸音材が設けられている構成であっても良い。または、前記筐体は、前記吸音材が設けられていない部位に凸部又はリブを備えた構成でも良い。
さらに、ステアリングコラムに対して操舵アシスト力を付与する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動モータとして、上記のいずれかに記載の回転電機を備えたものとすることができる。
本構成の電動パワーステアリング装置によれば、低コストで高い静粛性を得ることができる。
本発明によれば、筐体の外表面に対して部分的に吸音材が設けられているため、高い吸音効果を得ることができる。また、筐体全体を吸音材で覆う構成ではないため、コンパクト化が図れ、車両搭載性を損なうことを抑制できる。また、モータ筐体にコンパクトな吸音材を配置することで、放熱性劣化を低減できる。したがって、低コストで高い静粛性を実現でき、高い放熱効果を得ることができる。
<実施の形態1>
以下、図1および図2を用いて、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面を示す図である。図2は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。
以下、図1および図2を用いて、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面を示す図である。図2は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置1は、例えば、傾斜配置されたステアリングコラム2を備えるコラムタイプの電動パワーステアリング装置である(図1)。また、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール19に印加された操舵トルクに応じて補助操舵トルクを発生させる電動モータ35や、電動モータ35を駆動制御する図示していないECU(制御装置)等を備えている。
ステアリングコラム2は、図1に示すように、鋼板製のアッパブラケット3を介して車体側メンバ(車体側構造部材、車体側構成材)5に固定された鋼管製のアッパステアリングコラム7と、鋼板製のロアブラケット9を介して車体側メンバ5に固定されたアルミ合金鋳造品の減速ギアボックス11と、を有している。
アッパステアリングコラム7は、図1に示すように、アッパステアリングシャフト15(ステアリング軸)を回動自在に支持しており、減速ギアボックス11は、アウトプットシャフト17を回動自在に支持している。また、アッパステアリングシャフト15の後端にはステアリングホイール19が装着される一方、アウトプットシャフト17の前端にはユニバーサルジョイント21を介してインターミディエイト(intermediate)シャフト23が連結されている。
減速ギアボックス11は、図1に示すように、鋼板製ベローズ13が上端に固着されたギアボックス本体31と、ロアブラケット9とともにギアボックス本体31にボルト締めされたギアボックスカバー33と、を有している。ギアボックスカバー33の側面には電動モータ35が取り付けられている。
ギアボックスカバー33には、図示していないトルクセンサが内蔵されている。トルクセンサは、ステアリングホイール19及びアッパステアリングシャフト15を介して印加された操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク信号をECUに伝送する。ECUは、トルクセンサから伝送された操舵トルク信号に基づいて、電動モータ35に対して制御信号を伝送して電動モータ35を駆動制御することにより、印加された操舵トルクに応じた補助操舵トルクを発生させる。
ギアボックスカバー33には、電動モータ35の出力軸に連結されたウォームシャフト37と、ウォームシャフト37に形成されたウォームピニオンと噛み合うウォームホイール39と、からなるウォーム減速機構や、アウトプットシャフト17を回動自在に支持する前後一対のベアリング41、43が内蔵されている。ウォーム減速機構やベアリング41、43は、電動モータ35で発生させた補助操舵トルクを、アウトプットシャフト17を介してインターミディエイトシャフト23に伝達するものである。
図2に示すように、電動モータ35は、ハウジング(筐体、モータケース)50と、ハウジング50の蓋体としてのフランジ78とを備える。ハウジング50内部には、ロータシャフト62により軸支されたロータ(回転子)およびハウジング50の内壁に固定されたステータ(固定子)を備える。このロータ(回転子)は、マグネット64、ロータコア60、ロータシャフト62、マグネットカバー66を含み、ステータ(固定子)は、ステータコア64、コイル58を含む。
具体的には、電動モータ35は、その周囲がハウジング(筐体)50によって覆われている。ハウジング50は、有底筒形状であり、その内周面には、筒形状のステータコア56が取り付けられている。ステータコア56には、コイル58が巻き付けられ、通電によりN極、S極に交互に励磁されるようになっている。
前記ステータコア56の内方には、ロータコア60が収容され、ステータコア56に対して同軸的に配設されている。ロータコア60はその軸芯をロータシャフト62が貫通し、ロータコア60の軸線方向両端部から突出延長されている。
また、ロータコア60の外周には、マグネット64が取り付けられ、前記ステータコア56と所定の間隔をもって、対峙するようになっている。なお、マグネット64は、マグネットカバー66により外周が被覆されている。
前記ロータコア60から突出したロータシャフト62の内、ハウジング50の底側に突出したロータシャフト(リヤ側ロータシャフト)は、その先端部が前記ハウジング50に形成された小径の筒形状とされた第1の支持部50aに収容されている。このリヤ側ロータシャフトの先端部には、軸受としてのボールベアリング(転がり軸受)68の内輪が嵌合している。69Bは転動体としてのボールである。
一方、ロータコア60から突出したロータシャフト62の内、ハウジング50の開口側に突出したロータシャフト(フロント側ロータシャフト)は、その突出中間部にレゾルバロータ72が嵌合され、端子台74に取り付けられたレゾルバステータ76と対峙している。
また、フロント側ロータシャフトは、ハウジング50の開口部付近で、その開口を閉塞する蓋部材78(フランジ)の軸芯に設けられた貫通孔を貫通し、ギアボックス本体31と連結するためのボス部80へと延長されている。
前記貫通孔の周縁は、第2の支持部78Bを構成しており、ボールベアリング82を介して、前記フロント側ロータシャフトを回転可能に支持している。
すなわち、フロント側ロータシャフトには、ボールベアリング82の内輪が嵌合し、当該ボールベアリング82の外輪の外周は、前記第2の支持部78Bの内周面と対峙している。このボールベアリング82の外輪の外周と第2の支持部78Bの外輪に臨む内周面とは、前記リヤ側ロータシャフトと同様に、所定の隙間が形成されている。
ここで、ハウジング50の外表面には、ステータコア56の外周に位置して、周方向全体に渡って吸音材51が固定されている。吸音材51は、固定部材52により外側から固定されている。
吸音材51は、例えば、ゴム材料や樹脂材料から構成された発泡体であり、発泡体の材料や厚さは、吸音対象である作動音の周波数特性に合わせて選定することができる。発泡体の材料としては、例えば、EPDMゴム発泡体であるエプトシーラー(商品名:日東電工社製)を採用することができる。EPDMゴムとは、エチレン−プロピレン共重合体に非共役ジエンを架橋し、不飽和結合を導入したものである。また、その厚さを2mm以上15mm以下とすると、EPSの電動モータ作動音における低減したい周波数帯域に効果的であるであるとともに費用対効果としても好適である。発泡体の厚さが2mm未満であると吸音効果が充分に得られないことがあり、発泡体の厚さが15mmを超えるとコスト高となると同時に嵩が増すことによる車両搭載性の問題が生じやすい。
固定部材52は、例えば、断面がコの字状の環状部材であり(図1(C)参照)、例えば、金属、樹脂など、吸音材より密なもの(密度が高いもの)よりなる。係る部材の内部に上記発泡体を埋め込み、ハウジング50に差し込む。なお、予め発泡体を埋め込んだ平面部材をハウジング50に巻き付け、接着することにより固定してもよい。また、発泡体をハウジング50に巻き付けた後、さらに、固定部材52を巻き付けてもよい。
このように、本構成の電動モータ35およびこれを備えた電動パワーステアリング装置においては、吸音材51を加振源であるステータコア56の外周に位置して設けたので、高い吸音効果を得ることができる。即ち、電動モータの作動音は主に電磁加振力によるステータコアの振動がモータ筐体に伝達して放射音を発生することから、ステータコア56の外周に吸音材51を設けることにより、効率的に吸音できる。
図3に、本実施の形態の電動モータの他の構成を示す。図3に示すように、吸音材51のモータ軸方向寸法をA、ステータコア56の軸方向寸法をBとするとき、A≦Bとなるように構成しても良い。この場合、吸音材51の軸方向位置がステータコア56の幅内に収まる位置に固定される。
この変形例においては、モータ全体が吸音材に覆われているのではなく要部にのみ設けられているため、吸音材51及び固定部材52を小さく設定することが可能となり、低コスト化を図ることができる。また、電動パワーステアリング装置の車両搭載性を損なうことが抑制される。さらに、吸音材51により覆われている面積が小さいので、放熱性を向上できる。
<実施の形態2>
さらに、図4および図5に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成しても良い。図4および図5は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。なお、実施の形態1と対応する箇所には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
さらに、図4および図5に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成しても良い。図4および図5は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。なお、実施の形態1と対応する箇所には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
<例1>
図4に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成する。即ち、ハウジング50の中央部を厚くし、凸部又はリブ50Aを設ける。この凸部又はリブ50A上に、周方向全体に渡って吸音材51を固定部材52で固定しても良い。
図4に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成する。即ち、ハウジング50の中央部を厚くし、凸部又はリブ50Aを設ける。この凸部又はリブ50A上に、周方向全体に渡って吸音材51を固定部材52で固定しても良い。
かかる構成によれば、吸音材51による吸音効果に加え、ハウジング50の中央部を厚くすることで、ハウジング50自身の剛性を向上させることができる。その結果、電磁加振力によるコアの振動がハウジング50に伝わり、ハウジング50が振動して発生する放射音を抑制することができる。
<例2>
図5に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成する。即ち、ハウジング50の底面側を厚くし、凸部又はリブ50Bを設ける。この凸部又はリブ50B以外のハウジング50の部分に、周方向全体に渡って吸音材51を固定部材52で固定しても良い。また、凸部又はリブ50Bにより、吸音材(固定部材52)51の位置決めが可能であり、また、吸音材51のズレを防止できる。
図5に示すように、ハウジング50の外壁面に凹凸又はリブを形成する。即ち、ハウジング50の底面側を厚くし、凸部又はリブ50Bを設ける。この凸部又はリブ50B以外のハウジング50の部分に、周方向全体に渡って吸音材51を固定部材52で固定しても良い。また、凸部又はリブ50Bにより、吸音材(固定部材52)51の位置決めが可能であり、また、吸音材51のズレを防止できる。
かかる構成によれば、吸音材51に覆われている部分については、吸音材51による吸音効果が得られ、それ以外の部分(吸音材51が配置されていない箇所)においては、ハウジング50を厚くしているので、ハウジング50自身の剛性を向上でき、放射音を抑制することができる。
<実施の形態3>
さらに、図6に示すように、固定部材52に放熱フィン52Aを形成しても良い。図6は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。
さらに、図6に示すように、固定部材52に放熱フィン52Aを形成しても良い。図6は、本実施の形態の電動モータを示す断面図および斜視図である。
図示するように、固定部材52は、吸音材51を覆ってモータケース50に固定する吸音材固定部位と、該吸音材固定部位の軸方向に隣接して、径方向外側に突出する多数の放熱フィン52Aとを備える。これら吸音材固定部位と放熱フィン52Aとは一体的に形成されている。なお、放熱フィン52Aを別体とし、固定部材52に接着してもよい。
このように放熱フィン52Aを設けることにより、電動モータ35の放熱性を向上させることができる。また、固定部材52により吸音材51を固定すると同時に放熱フィン52Aを設けることができ、既存のモータ設計に大幅な変形を加えることなく吸音効果と放熱効果とを同時に得ることができる。
また、上記実施の形態1〜3の電動モータを電動式パワーステアリング装置に対して適用することにより、静粛性、放熱性が高い、高精度なアシストを実現することができる。
なお、上記実施の形態においては、コラムタイプの電動パワーステアリング装置を例に説明したが、他のタイプの装置にも適用可能である。また、電動モータの構成は、上記のものに限定されず、適宜、変更可能である。このように、本発明は、モータなどの回転機器を有する装置に広く適用可能である。
また、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングコラム、3…アッパブラケット、5…車体側メンバ、7…アッパステアリングコラム、9…ロアブラケット、11…減速ギアボックス、13…鋼板製ベローズ、15…アッパステアリングシャフト、17…アウトプットシャフト、19…ステアリングホイール、21…ユニバーサルジョイント、23…インターミディエイトシャフト、31…ギアボックス本体、33…ギアボックスカバー、35…電動モータ、37…ウォームシャフト、39…ウォームホイール、41、43…ベアリング、50…ハウジング、50a…第1の支持部、50A、50B…凸部又はリブ、51…吸音材、52…固定部材、52A…放熱フィン、56…ステータコア、58…コイル、60…ロータコア、62…ロータシャフト、64…マグネット、66…マグネットカバー、68…ボールベアリング、69B…ボール、72…レゾルバロータ、74…端子台、76…レゾルバステータ、78…蓋部材(フランジ)、78B…第2の支持部、80…ボス部、82…ボールベアリング
Claims (5)
- 筐体内に回転子と固定子とを備えた回転電機において、前記筐体の外表面に対して、部分的に吸音材が設けられている、回転電機。
- 前記吸音材は、前記固定子が備えるステータコアの軸方向寸法よりも狭い範囲内に位置して設けられている、請求項1に記載の回転電機。
- 前記筐体は外表面に凸部を備え、前記凸部上に前記吸音材が設けられている、請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記筐体は、前記吸音材が設けられていない部位に凸部を備えた、請求項1または2に記載の回転電機。
- ステアリングコラムに対して操舵アシスト力を付与する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記電動モータとして、請求項1から4のいずれかに記載の回転電機を備えた、電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (2)
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JP2007130991A JP2008289260A (ja) | 2007-05-16 | 2007-05-16 | 回転電機及び電動パワーステアリング装置 |
PCT/JP2008/058861 WO2008140102A1 (ja) | 2007-05-16 | 2008-05-14 | 回転電機及び電動パワーステアリング装置 |
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Legal Events
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Effective date: 20100122 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111026 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120302 |