JP2015157558A - Electric power steering device and electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置及び電動モータに関する。 The present invention relates to an electric power steering device and an electric motor.
例えば、特許文献1には、一端が開口した筒状に形成されモータ回転部を内蔵しているモータケースと、このモータケースの一端の開口部を閉塞するように結合した略円板形状のフランジ部材とを備える電動モータ及び電動パワーステアリング装置が記載されている。
For example, in
ところで、上述した特許文献1の電動パワーステアリング装置のウォーム減速機構は、ウォームの歯打音抑制のため、モータ結合部側軸受を支点として、ウォームが一方向(上下方向)に動くようにウォームをホイールに当接させている。ウォームの動きにより、ウォームとモータ側との結合部、例えばスプライン嵌合、またはカップリング接続部にも同じ一方向(上下方向)の力が作用する。このため、フランジ部材を支点として、モータ内のリヤ側軸受に対して上述したウォームの一方向(上下方向)の動きと連動する力がモータに発生する。このように、電動モータがステアリングシャフトに操舵補助力を伝達する際、ウォーム減速機構のウォーム及びウォームホイールの噛合い反力が、出力軸を介して電動モータのモータケースに内蔵されたモータロータに振れ回り力として伝達される。
By the way, the worm speed reduction mechanism of the electric power steering device described in
特許文献1に開示された技術は、モータケースがフランジ部材に固定され、取付けケースフランジ間でモータ中心軸に線対称配置され、かつ、当接ケースフランジが取付けケースフランジと同一平面で、モータケースの開口部端面で外方に膨出し、前記フランジ部材に当接する。モータケースが、2つの固定領域のケース固定機構を支点として倒れようとしても、当接フランジがモータケースの倒れ挙動を抑制する。したがって、モータケースの倒れ挙動が抑制されることからモータケース内のモータロータの回転動作に与える影響が小さくなる。
In the technique disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、モータケースの倒れ挙動をより抑制することが望まれている。例えば、モータケースの固定力が一番小さい位置にモータケースを揺する力が作用する場合、フランジ部材とケースフランジとの間の隙間が変化し、モータケース端面とフランジ端面との当接が発生する可能性がある。その結果、モータケース端面とフランジ端面との作動音(異音)が発生する可能性がある。モータケース端面とフランジ端面との作動音(異音)を抑制するため、モータケースとフランジとのケース固定機構の数を3点以上にすると、部品点数が増え、モータ周囲の空間の占有率が増加し搭載性が低下するとともに、組み立て工数の増加を招く可能性がある。
However, the technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、減速装置とモータとの結合部で一方向に力が作用する場合、モータケース端面とフランジ端面との作動音を抑制できる電動パワーステアリング装置及び電動モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and when a force is applied in one direction at a coupling portion between a reduction gear and a motor, an electric power steering device that can suppress operation noise between a motor case end surface and a flange end surface. And it aims at providing an electric motor.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動パワーステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを備えるステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに操舵補助力を伝達するウォームを備える減速装置と、前記ウォームを回転する電動モータと、を備え、前記電動モータは、一端が開口した筒状であって、開口側の端部を外周の外側へ拡げた端面であるケースフランジを備え、モータロータを内蔵しているモータケースと、前記モータロータと連動して回転し、前記ウォームに回転軸と同軸で連結される入出力シャフトと、前記ケースフランジに固定され、かつ前記入出力シャフトが貫通して前記モータケースから露出させるフランジ部材と、を備え、前記ケースフランジと前記フランジ部材とが少なくとも2つの固定領域でケース固定機構により固定されており、前記ケースフランジの少なくとも前記固定領域の縁部には、前記ケースフランジの一部が起立するように折り曲げられている起立部があることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electric power steering apparatus includes a steering column including a steering shaft to which a steering torque is transmitted, and a reduction gear including a worm that transmits a steering assist force to the steering shaft. An electric motor that rotates the worm, and the electric motor has a cylindrical shape with one end opened, and a case flange that is an end surface with an end on the opening side extended to the outside of the outer periphery. A built-in motor case, an input / output shaft that rotates in conjunction with the motor rotor, is connected to the worm coaxially with a rotating shaft, is fixed to the case flange, and the input / output shaft passes through the input / output shaft. A flange member exposed from the motor case, and the case flange and the flange member are small in number. Both are fixed by a case fixing mechanism in two fixing regions, and at least an edge of the fixing region of the case flange has an upright portion that is bent so that a part of the case flange rises. Features.
起立部がある位置では、ケースフランジの固定領域の捻れに対する剛性が高まり、起立部がない場合と比較してラジアル方向のモータ固定力の分布が変わる。これにより、2つの固定領域の固定点を支点として電動モータ全体が倒れる挙動を抑制することができる。このため、電動パワーステアリング装置は、ケースフランジの板厚を増加したり、ケース固定機構を追加しなくても、フランジ部材とケースフランジとが当接し、作動音(異音)を発生させる可能性を抑制できる。その結果、電動パワーステアリング装置は、作動音が低減し、操作者に対して快適な操舵感を与えることができる。そして、電動パワーステアリング装置は、重量抑制及び形状のコンパクト化(径方向)することができる。 At the position where the standing portion is present, the rigidity against twisting of the fixing region of the case flange is increased, and the distribution of the motor fixing force in the radial direction is changed as compared with the case where there is no standing portion. As a result, it is possible to suppress the behavior of the entire electric motor from falling with the fixed points of the two fixed regions as fulcrums. For this reason, the electric power steering device may generate operating noise (abnormal noise) by increasing the plate thickness of the case flange or contacting the flange member and the case flange without adding a case fixing mechanism. Can be suppressed. As a result, the electric power steering apparatus can reduce operating noise and give a comfortable steering feeling to the operator. And an electric power steering device can carry out weight control and size reduction (diameter direction).
また、電動モータは、固定領域として、ケースフランジの面積を広げる箇所を低減できるので、電動モータの周囲の部材の干渉を抑制できる。このため、電動パワーステアリング装置は、車両への搭載性を高めることができる。 Moreover, since the electric motor can reduce the part which expands the area of a case flange as a fixed area | region, it can suppress interference of the surrounding members of an electric motor. For this reason, the electric power steering apparatus can improve the mountability to the vehicle.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、電動モータは、モータロータと連動して回転し、ウォームホイールと噛合わされたウォームに回転軸と同軸で連結される入出力シャフトを有する電動モータであって、一端が開口した筒状であって、開口側の端部を外周の外側へ拡げた端面であるケースフランジを備え、前記モータロータを内蔵しているモータケースと、前記ケースフランジに固定され、かつ前記入出力シャフトが貫通して前記ケースフランジから露出させるフランジ部材と、を備え、前記ケースフランジと前記フランジ部材とが少なくとも2つの固定領域でケース固定機構により固定されており、前記ケースフランジの少なくとも前記固定領域の縁部には、前記ケースフランジの一部が起立するように折り曲げられている起立部があることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electric motor is an electric motor having an input / output shaft that rotates in conjunction with a motor rotor and is coaxially connected to a rotating shaft to a worm meshed with a worm wheel. A case flange that is a cylindrical shape with one end open and has an end on the opening side that is expanded to the outside of the outer periphery, and is fixed to the motor case including the motor rotor and the case flange. And the input / output shaft passes through and is exposed from the case flange, and the case flange and the flange member are fixed by a case fixing mechanism in at least two fixing regions, and the case flange At least at the edge of the fixed region, the case flange is bent so that a part of the case flange rises. Wherein there are parts.
起立部がある位置では、ケースフランジの固定領域の捻れに対する剛性が高まり、起立部がない場合と比較してラジアル方向のモータ固定力の分布が変わる。これにより、2つの固定領域の固定点を支点として電動モータ全体が倒れる挙動を抑制することができる。このため、電動モータは、ケースフランジの板厚を増加したり、ケース固定機構を追加しなくても、フランジ部材とケースフランジとが当接し、作動音(異音)を発生させる可能性を抑制できる。また、ケースフランジの板厚を薄くすることで、プレス加工の加工性が高まり、電動モータは、重量抑制され、かつ形状のコンパクト化(径方向)され、コストが低減される。また、電動モータは、固定領域として、ケースフランジの面積を広げる箇所を低減できるので、電動モータの周囲の部材の干渉を抑制できる。 At the position where the standing portion is present, the rigidity against twisting of the fixing region of the case flange is increased, and the distribution of the motor fixing force in the radial direction is changed as compared with the case where there is no standing portion. As a result, it is possible to suppress the behavior of the entire electric motor from falling with the fixed points of the two fixed regions as fulcrums. For this reason, the electric motor suppresses the possibility that the flange member and the case flange come into contact with each other and generate operating noise (abnormal noise) without increasing the thickness of the case flange or adding a case fixing mechanism. it can. In addition, by reducing the thickness of the case flange, press workability is improved, and the electric motor is reduced in weight, compacted in shape (in the radial direction), and reduced in cost. Moreover, since the electric motor can reduce the part which expands the area of a case flange as a fixed area | region, it can suppress interference of the surrounding members of an electric motor.
本発明の望ましい態様として、前記起立部は、前記ケースフランジの全周に設けられていることが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, it is preferable that the upright portion is provided on the entire circumference of the case flange.
これにより、ケースフランジの全周に渡ってケースフランジの捻れに対する剛性が高まり、2つの固定領域の固定点を支点として電動モータ全体が倒れる挙動を抑制することができる。 Thereby, the rigidity with respect to the torsion of the case flange is increased over the entire circumference of the case flange, and the behavior of the entire electric motor falling over the fixing points of the two fixing regions can be suppressed.
本発明の望ましい態様として、前記起立部は、前記ケースフランジの外周に部分的に複数折り曲げられて設けられ、前記固定領域は、前記回転軸を中心として点対称の位置にあり、前記起立部は、前記固定領域の他に、前記固定領域間を結ぶ両側の前記ケースフランジの外周に一対として設けられることが好ましい。これにより、モータケースの固定力が一番小さい位置に起立部があり、フランジ部材とケースフランジとの間の隙間の変化を抑制し、ケースフランジとフランジ部材とが当接することを抑制できる。 As a desirable aspect of the present invention, the standing portion is provided by being partially bent at the outer periphery of the case flange, the fixing region is in a point-symmetrical position around the rotation axis, and the standing portion is In addition to the fixed region, it is preferable that a pair is provided on the outer periphery of the case flange on both sides connecting the fixed regions. Thereby, there exists an upright part in the position where the fixing force of a motor case is the smallest, and the change of the crevice between a flange member and a case flange can be controlled, and it can control that a case flange and a flange member contact.
本発明によれば、減速装置とモータとの結合部で一方向に力が作用する場合、モータケース端面とフランジ端面との作動音を抑制できる電動パワーステアリング装置及び電動モータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering device and an electric motor that can suppress operation noise between the motor case end surface and the flange end surface when a force acts in one direction at the coupling portion between the reduction gear and the motor. .
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る電動モータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。図2は、電動モータの周囲の操舵力アシスト機構を模式的に示す説明図である。図3は、図2に示す操舵力アシスト機構の内部構造を模式的に示す説明図である。図4は、実施形態1に係る電動モータ及び減速装置の一例を説明する説明図である。図3及び図4は、構造の一部を部分的に断面として示してある。図1から図4を用いて、電動モータ10を備える電動パワーステアリング装置80の概要を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus including the electric motor according to the first embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a steering force assist mechanism around the electric motor. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the internal structure of the steering force assist mechanism shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the electric motor and the speed reducer according to the first embodiment. 3 and 4 show a part of the structure partially in cross-section. An outline of an electric
<電動パワーステアリング装置>
電動パワーステアリング装置80は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール81と、ステアリングシャフト82と、操舵力アシスト機構83と、ユニバーサルジョイント84と、ロアシャフト85と、ユニバーサルジョイント86と、ピニオンシャフト87と、ステアリングギヤ88と、タイロッド89とを備える。また、電動パワーステアリング装置80は、ECU(Electronic Control Unit)90と、トルクセンサ91aとを備える。車速センサ91bは、車両に備えられ、CAN(Controller Area Network)通信により車速信号VをECU90に入力する。
<Electric power steering device>
The electric
ステアリングシャフト82は、入力軸82aと、出力軸82bとを含む。入力軸82aは、一方の端部がステアリングホイール81に連結され、他方の端部がトルクセンサ91aを介して操舵力アシスト機構83に連結される。出力軸82bは、一方の端部が操舵力アシスト機構83に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント84に連結される。本実施形態では、入力軸82a及び出力軸82bは、鉄等の材料から形成される。
The steering
ロアシャフト85は、一方の端部がユニバーサルジョイント84に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント86に連結される。ピニオンシャフト87は、一方の端部がユニバーサルジョイント86に連結され、他方の端部がステアリングギヤ88に連結される。
The
ステアリングギヤ88は、ピニオン88aと、ラック88bとを含む。ピニオン88aは、ピニオンシャフト87に連結される。ラック88bは、ピニオン88aに噛み合う。ステアリングギヤ88は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ88は、ピニオン88aに伝達された回転運動をラック88bで直進運動に変換する。タイロッド89は、ラック88bに連結される。
操舵力アシスト機構83は、減速装置92と、電動モータ(モータ)10とを含む。なお、電動モータ10は、いわゆる、ブラシレスモータを例示して説明するが、ブラシ(摺動子)及びコンミテータ(整流子)を備える電動モータであってもよい。減速装置92は、出力軸82bに連結される。電動モータ10は、減速装置92に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる電動機である。なお、電動パワーステアリング装置80は、ステアリングシャフト82と、トルクセンサ91aと、減速装置92とによりステアリングコラムが構成されている。電動モータ10は、ステアリングコラムの出力軸82bに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置80は、コラムアシスト方式である。
The steering force assist
コラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置80は、操作者と電動モータ10との距離が比較的近く、電動モータ10が車室内の運転者の足元近くに配置されているので、制御ユニットの筐体が、電動モータ10近傍で生じる音を増幅し、操舵者に影響を与える可能性がある。このため、電動パワーステアリング装置80では、電動モータ10近傍で生じる音を抑制することが、より快適なアシスト操作に寄与することになる。
In the column assist type electric
図2及び図3に示すように、電動パワーステアリング装置80の操舵力アシスト機構83は、ECU90及び電動モータ10などの各部を支持する機構として、ステアリングコラム51と、アッパ取り付けブラケット52と、ロア取り付けブラケット54と、を有する。ステアリングコラム51は、入力軸82aを回転自在に内装する。ステアリングコラム51は、減速装置92との連結部にコラプス時の衝撃エネルギーを吸収して所定のコラプスストロークを確保する内管及び外管で構成された2重管構造となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the steering force assist
アッパ取り付けブラケット52は、ステアリングコラム51の外管及び減速装置92の鉛直方向上側に配置されている。アッパ取り付けブラケット52は、車体に取付けられ、ステアリングコラム51の外管及び減速装置92を支持している。アッパ取り付けブラケット52は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部と、この取付板部に一体に形成された方形枠状支持部と、ステアリングコラム51の外管を支持するチルト機構と、を備えている。チルト機構は、方形枠状支持部に形成されている。
The
アッパ取り付けブラケット52の取付板部は、車体側部材に取付けられる左右一対のカプセルと、これらカプセルに樹脂インジェクションによって固定された摺動板部と、で構成されている。取付板部は、衝突時にステアリングコラム51を車体前方に移動させる衝撃力が作用することにより、カプセルに対して摺動板部が車体前方に摺動して樹脂インジェクションが剪断され、その剪断荷重がコラプス開始荷重となるように構成されている。
The mounting plate portion of the upper mounting
チルト機構のチルトレバー53を回動させることにより、支持状態が解除される。この操作により、ステアリングコラム51をロア取り付けブラケット54の枢軸を中心として上下にチルト位置が調整可能とされている。
By rotating the
ロア取り付けブラケット54は、ステアリングコラム51の外管及び減速装置92の鉛直方向下側に配置されている。ロア取り付けブラケット54は、車体に取付けられ、ステアリングコラム51の外管及び減速装置92を支持している。ロア取り付けブラケット54は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部と、この取付板部の下面に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部と、で形成されている。そして、ロア取り付けブラケット54は、支持板部の先端が、減速装置92の減速装置ハウジング93の下端側即ち車体前方側に形成された部分に枢軸を介して回動自在に連結されている。
The
また、電動モータ10は、減速装置92の側面(ステアリングシャフト82の回転軸に平行かつ鉛直方向に平行な面)に設けられており、減速装置92の減速装置ハウジング93に固定されている。
The
ステアリングシャフト82は、図2及び図3に示すように、入力軸82aと、出力軸82bと、入力軸82aと出力軸82bとを連結する連結軸(トーションバー)82cと、を有する。ステアリングシャフト82は、入力軸82aに入力された回転が、連結軸82cを介して出力軸82bに伝達する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the steering
(減速装置)
図3及び図4に示すように、減速装置92は、ウォーム減速装置であり、減速装置ハウジング93と、ウォーム94と、玉軸受95aと、玉軸受95bと、ウォームホイール96と、ホルダ97とを備える。
(Decelerator)
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ウォーム94は、電動モータ10の入出力シャフト21にスプライン、または弾性カップリングで結合する。ウォーム94は、玉軸受95aと、ホルダ97に保持された玉軸受95bとで回転自在に減速装置ハウジング93に保持されている。ウォームホイール96は、減速装置ハウジング93に回転自在に保持される。ウォーム94の一部に形成されたウォーム歯94aは、ウォームホイール96に形成されているウォームホイール歯96aに噛み合う。
The
減速装置ハウジング93は、減速ギヤボックスと呼ばれ、高熱伝導性を有する材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを例えばダイキャスト成型されている。
The
電動モータ10の回転力は、ウォーム94を介してウォームホイール96に伝達されて、ウォームホイール96を回転させる。減速装置92は、ウォーム94及びウォームホイール96によって、電動モータ10のトルクを増加する。そして、減速装置92は、図1に示すステアリングコラムの出力軸82bに補助操舵トルクを与える。減速装置92は、ウォーム94の歯打音抑制のため、後述するモータ結合部側軸受を支点として、ウォーム94が一方向、つまり図2に示すウォーム変位方向FWに動くようにウォーム94をウォームホイール96に当接させている。ウォームホイール96の動きにより、ウォーム94とモータ側との結合部、例えばスプライン嵌合、または弾性カップリングにも同じ一方向(上下方向)の力が作用する。このため、後述するフランジ部材を支点として、電動モータ10内のリヤ側軸受に対して上述したウォーム変位方向FWの動きと連動する力が電動モータ10に発生する。
The rotational force of the
図1に示すトルクセンサ91aは、ステアリングホイール81を介して入力軸82aに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ91bは、電動パワーステアリング装置80が搭載される車両の走行速度(車速)を検出する。ECU90は、電動モータ10と、トルクセンサ91aと、車速センサ91bと電気的に接続される。
The torque sensor 91a shown in FIG. 1 detects the driver's steering force transmitted to the
(制御ユニット:ECU)
ECU90は、電動モータ10の動作を制御する。また、ECU90は、トルクセンサ91a及び車速センサ91bのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ECU90は、トルクセンサ91aから操舵トルクTを取得し、かつ、車速センサ91bから車両の車速信号Vを取得する。ECU90は、イグニッションスイッチ98がオンの状態で、電源装置(例えば車載のバッテリ)99から電力が供給される。ECU90は、操舵トルクTと車速信号Vとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ECU90は、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ10へ供給する電力値Xを調節する。ECU90は、電動モータ10から誘起電圧の情報または後述するレゾルバ等のロータの回転の情報を動作情報Yとして取得する。
(Control unit: ECU)
The
ステアリングホイール81に入力された操舵者(運転者)の操舵力は、入力軸82aを介して操舵力アシスト機構83の減速装置92に伝わる。この時に、ECU90は、入力軸82aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ91aから取得し、かつ、車速信号Vを車速センサ91bから取得する。そして、ECU90は、電動モータ10の動作を制御する。電動モータ10が作り出した補助操舵トルクは、減速装置92に伝えられる。
The steering force of the driver (driver) input to the
出力軸82bを介して出力された操舵トルク(補助操舵トルクを含む)は、ユニバーサルジョイント84を介してロアシャフト85に伝達され、さらにユニバーサルジョイント86を介してピニオンシャフト87に伝達される。ピニオンシャフト87に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ88を介してタイロッド89に伝達され、操舵輪を転舵させる。次に、電動モータ10について説明する。
The steering torque (including auxiliary steering torque) output via the
<電動モータ>
図4に示す、実施形態1に係る電動モータ10は、回転軸を含む仮想断面で切った場合の模式的な断面が示されている。図4に示すように、電動モータ10は、モータケース11と、リヤ側軸受13と、レゾルバ14と、モータロータ20と、電動モータ用ステータとしてのステータ30とを備える。
<Electric motor>
The
実施形態1に係る電動モータ10は、筒状ハウジング11aと、フランジ部材12とを含む。フランジ部材12は、略円板状に形成されて筒状ハウジング11aの一方の開口端部を閉塞するように筒状ハウジング11aの端部のケースフランジ11bと対向させて取り付けられる。実施形態1に係る電動モータ10の筐体であるモータケース11は、筒状ハウジング11aと、フランジ部材12とは反対側の端部に、この端部を閉塞するように底部が形成される。底部は、例えば、筒状ハウジング11aと一体に形成される。筒状ハウジング11aを形成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、SPCC(Steel Plate Cold Commercial)等の一般的な鋼材、電磁軟鉄等が適用できる。また、フランジ部材12は、電動モータ10を所望の機器(実施形態1では減速装置92)に取り付ける役割を果たしている。
The
リヤ側軸受13は、筒状ハウジング11aの内側であって、底部の略中央部分に設けられる。リヤ側軸受13は、筒状ハウジング11aの内側に配置されたモータロータ20の一部である入出力シャフト21の一端を回転可能に支持する。これにより、入出力シャフト21は、回転軸Zrを中心に回転する。筒状ハウジング11aの内側であって、フランジ部材12の略中央部分には、フロント側軸受(図示省略)が設けられてもよい。フロント側軸受は、入出力シャフト21を回転可能に支持する。
The rear side bearing 13 is provided inside the
ステータ30は、筒状ハウジング11aの内部にモータロータ20を包囲するように筒状に設けられる。ステータ30は、筒状ハウジング11aの内周面11dに例えば嵌合されて取り付けられる。ステータ30の中心軸は、モータロータ20の回転軸Zrと一致する。ステータ30は、筒状のステータコア31と、励磁コイル37とを含む。ステータ30は、ステータコア31に励磁コイル37が巻きつけられる。電動モータ10とECU90とは、電気導電性を有する金属の板状部材で構成したバスバーを介して電気的に接続されている。そして、バスバーは、ECU90の制御信号に応じた電力を励磁コイル37に供給する端子台15を介して供給している。
The
ステータコア31は、電磁鋼板などの磁性材料で形成され、略同形状に形成された複数のコア片が回転軸Zr方向に積層されて束ねられる複数の分割コアを含む。複数の分割コアは、回転軸Zrを中心とした周方向に等間隔で並んで配置される。以下、回転軸Zrを中心とした周方向を単に周方向という。そして、ステータコア31が筒状ハウジング11a内に圧入されることで、ステータ30は、環状の状態で筒状ハウジング11aの内部に設けられる。筒状ハウジング11aは、プレス加工(深絞り加工)により形成されており、ステータコア31が筒状ハウジング11a内に圧入されても、ステータコア31に生じる歪みが抑制されるよう、筒状ハウジング11aの厚みがステータコア31のバックヨークの厚み以下であり、例えば、板厚が1mm以上5mm以下であることが好ましい。ケースフランジ11bは、筒状ハウジング11aとともに、プレス加工(深絞り加工)により形成され、板厚が5mm以下に制限される。このため、ケースフランジ11bは、板厚が制約されるので、剛性には上限がある。また、ケースフランジ11bは、切削を加えて端面部の精度を高めても、ステータコア31が筒状ハウジング11a内に圧入されて生じる加工応力により、フランジ部材12とケースフランジ11bとの間に隙間を生じる可能性がある。この隙間は、例えば数十μm程度である。なお、ステータコア31と筒状ハウジング11aとは、圧入の他に接着、焼き嵌めまたは溶接等によって固定されてもよい。
The
励磁コイル37は、線状の電線である。励磁コイル37は、ステータコア31の外周に励磁コイルインシュレータ37aを介して集中巻きされる。この構成により、磁極数を低減でき、かつ分布巻きに比較してコイルエンドが短くなることからコイル量を低減できる。その結果、コストを低減でき、電動モータ10をコンパクトとすることができる。励磁コイル37は、分割コアのティースの複数の外周に分布巻きされていてもよい。この構成により、磁極数が増え、磁束の分布が安定することからトルクリップルを抑制することができる。励磁コイル37は、分割コアのバックヨークの外周にトロイダル巻きされていてもよい。
The
励磁コイルインシュレータ37aは、励磁コイル37とステータコア31とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。このように、ステータ30は、モータロータ20を包囲できる形状となる。つまり、ステータコア31は、後述するロータヨーク22の外側に所定の間隔を有して環状に配置される。
The
モータロータ20は、筒状ハウジング11aに対して回転軸Zrを中心に回転できるように、筒状ハウジング11aの内部に設けられる。モータロータ20は、入出力シャフト21と、ロータヨーク22と、マグネット23とを含む。入出力シャフト21は、筒状に形成される。ロータヨーク22は、筒状に形成される。なお、ロータヨーク22は、外周が円弧状である。
The
ロータヨーク22は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。ロータヨーク22は、順次金型の型内で積層され、金型から排出される。ロータヨーク22は、例えばその中空部分に入出力シャフト21が圧入されて入出力シャフト21に固定される。なお、入出力シャフト21とロータヨーク22とは、一体で成型されてもよい。
The
マグネット23は、ロータヨーク22の外周に周方向に沿って埋め込まれ、複数設けられている。マグネット23は、永久磁石であり、S極及びN極がロータヨーク22の周方向に交互に等間隔で配置される。
A plurality of
レゾルバ14は、モータロータ20(入出力シャフト21)の回転位置を検出する。レゾルバ14は、レゾルバロータ14aと、レゾルバステータ14bとを備える。レゾルバロータ14aは、例えば入出力シャフト21の円周面に圧入等で取り付けられる。レゾルバステータ14bは、レゾルバロータ14aに所定間隔の空隙を介して対向して配置される。レゾルバステータ14bは、電磁鋼板などの磁性材料で形成され、略同形状に形成された複数のコア片が回転軸Zr方向に積層されて束ねられる複数相のレゾルバステータコアと、レゾルバステータコアを巻回するレゾルバコイルと、レゾルバステータコアとレゾルバコイルとを絶縁するレゾルバインシュレータと、を含む。
The resolver 14 detects the rotational position of the motor rotor 20 (input / output shaft 21). The resolver 14 includes a
レゾルバロータ14aは、電磁鋼板などの磁性材料で形成された円環状のロータ鉄心を有している。そして、レゾルバロータ14aは、ロータ鉄心の内径中心が回転軸Zrと一致している。レゾルバロータ14aは、ロータ鉄心の外径中心がロータ鉄心の内径中心から一定の偏心量だけ偏心するようにロータ鉄心の外径を変化させている。ロータ鉄心が回転すると、所定位置でのレゾルバステータ14bのレゾルバステータコアの内径と、ロータ鉄心の外径との距離が変化する。これにより、ロータ鉄心の外径とレゾルバステータコアとの空隙の距離が変化する。その結果、ロータ鉄心の回転は、ロータ鉄心とステータ鉄心とのリラクタンスを変化させる。このレゾルバロータ14aと、レゾルバステータ14bとのリラクタンスの変化を利用して回転位置を検出するレゾルバ装置は、バリアブルリラクタンス型レゾルバと呼ばれ、リラクタンスの変化に応じて電流値が変化したレゾルバ信号が出力される。このレゾルバ信号がモータロータ20の回転の情報となり、上述した動作情報Y(図1参照)となる。ECU90は、レゾルバ信号からモータロータ20の回転角または回転回数を演算することができる。
The
フランジ部材12は、高熱伝導性を有する材料、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを例えばダイキャスト成型されている。なお、フランジ部材12は、樹脂で成形されていてもよい。フランジ部材12は、筒状ハウジング11aの内側に挿入可能なインロー12aを備えており、モータ側対向面12bよりも突出した形状が周方向に環状になっている。インロー12aは、筒状ハウジング11aの内側に挿入されることで、フランジ部材12と筒状ハウジング11aとの位置を規制する位置決め部である。インロー12aは、周方向に環状な突出部でなくてもよく、例えば、複数のインロー12aが、周方向に点在していてもよい。複数のインロー12aが、周方向に点在する場合、インロー12aは等間隔で配置されていることが好ましい。この構造により、フランジ部材12と筒状ハウジング11aとの位置を規制する力を均一にすることができる。
The
上述したように、実施形態1に係る電動モータ10は、フランジ部材12と、ケースフランジ11bとを対向させて取り付けられる。フランジ部材12と、ケースフランジ11bとは、固定領域40でボルト等の固定機構で固定されている。図4に示す位置Qは、固定領域40の位置を示している。そして、ケースフランジ11bの少なくとも固定領域40の縁部には、ケースフランジ11の一部が起立するように折り曲げられている起立部11Rがある。図5は、実施形態1に係る電動モータのモータケースの底部側からみて、固定領域の位置を模式的に示す平面図である。
As described above, the
図5に示すように、フランジ部材12は、モータケース11と、ケース固定機構H1で固定されている。ケース固定機構H1は、例えば、ケースフランジ11bの取付孔を貫通し、フランジ部材12の雌ねじと、当該雌ねじと螺合結合する雄ねじとを含む、締結構造である。ケース固定機構H1は、ケースフランジ11bと、フランジ部材12とを固定できればよく、例えばカップリング結合でもよい。なお、フランジ部材12は、ケース固定機構H1とは重ならない位置に、ギヤボックス固定機構H3を備えている。ギヤボックス固定機構H3も、減速装置ハウジング93に設けられた雌ねじと、フランジ部材12を貫通する取付孔を介して、当該雌ねじと螺合結合する雄ねじとを含む、締結構造である。ギヤボックス固定機構H3は、減速装置ハウジング93とフランジ部材12とを固定できれば、カップリング結合でもよい。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、ケース固定機構H1が固定する2つの第1固定領域と回転軸Zrとを結んだケース固定剛性ラインL1は、ケースフランジ11bと、フランジ部材12を固定する固定力が強く作用する、第1仮想線となる。回転軸Zrを通過し、かつケース固定剛性ラインL1と直交するケース固定剛性ラインL2では、ケース固定機構H1の固定する力が作用しにくい傾向にある。ケースフランジ11bの固定領域40に起立部11Rがない場合、ケースフランジ11bの固定領域40が捻れることで、フランジ部材12とケースフランジ11bとの間の隙間が、図2に示すウォーム変位方向FWに動き、ケースフランジ11bとフランジ部材12とが接触と非接触とを繰り返してしまい作動音(異音)を発生させる可能性がある。この対策として、ケースフランジ11bの厚さを増加させることも考えられるが、電動モータ及び電動パワーステアリング装置の重量増加に繋がることになる。また、ケースフランジ11bの厚さを増加させると、一体で形成される筒状ハウジング11aも厚くなり、ステータコア31へ影響を与える可能性がある。そこで、実施形態1に係る電動モータ10は、固定領域40を起立部11Rで補強することで、作動音(異音)を発生させる可能性を抑制している。
As shown in FIG. 5, the case fixing rigidity line L1 connecting the two first fixing regions fixed by the case fixing mechanism H1 and the rotation axis Zr has a strong fixing force for fixing the
図6は、実施形態1に係る電動モータのモータケースの斜視図である。図7は、実施形態1に係る電動モータのモータケースの側面図である。図8は、図7のA−A矢視の断面図である。図6、図7及び図8に示すように、実施形態1に係るケースフランジ11bの固定領域40は、フランジ部材12のモータ側対向面12bと出来るだけ平行になるように、径方向に外形が広がる面積が大きい張出部であり、内部にケースフランジ11bの取付孔を含むケース固定機構H1が作用する。
FIG. 6 is a perspective view of a motor case of the electric motor according to the first embodiment. FIG. 7 is a side view of the motor case of the electric motor according to the first embodiment. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the fixing
図6、図7及び図8に示すように、実施形態1に係るケースフランジ11bの全周は、ケースフランジ11bの外周の端の一部が起立するように折り曲げられて起立部11Rとなっている。ケースフランジ11bの外周の端は、例えば、モータケース11の底部側を向いている。
As shown in FIGS. 6, 7, and 8, the entire circumference of the
上述したように、実施形態1に係る電動パワーステアリング装置80は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフト82を備えるステアリングコラム51と、ステアリングシャフト82に操舵補助力を伝達するウォーム94を備える減速装置92と、ウォーム94を回転する電動モータ10と、を備えている。実施形態1に係る電動モータ10は、一端が開口した筒状であって、開口側の端部を外周の外側へ拡げた端面であるケースフランジ11bを備え、モータロータ20を内蔵しているモータケース11と、モータロータ20と連動して回転し、ウォーム94に連結される入出力シャフト21と、ケースフランジ11bに固定され、かつ入出力シャフト21が貫通してモータケース11から露出させるフランジ部材12と、を備えている。ケースフランジ11bとフランジ部材12とは、少なくとも2つの固定領域の位置でケース固定機構H1により固定されており、ケースフランジ11bの固定領域40の縁部を含む全周には、ケースフランジ11の一部が起立するように折り曲げられている起立部11Rがある。
As described above, the electric
固定領域40の位置では、起立部11Rにより固定領域40の捻れに対する剛性が高まり、平板状に比べてラジアル方向のモータ固定力の分布が変わる。これにより、2つの固定領域の固定点を支点として電動モータ10全体が倒れる挙動が抑制され、フランジ部材12とケースフランジ11bとの間の隙間が変化しにくくなる。このため、電動パワーステアリング装置80は、図5に示すケース固定機構H2を追加しなくても、フランジ部材12とケースフランジ11bとが当接し、作動音(異音)を発生させる可能性を抑制できる。
At the position of the fixed
また、電動モータ10は、固定領域として図4に示すケース固定機構H2に対応する位置に、ケースフランジ11bの面積を広げる箇所を低減できるので、電動モータ10の周囲の部材の干渉を抑制できる。このため、電動パワーステアリング装置80は、車両への搭載性を高めることができる。そして、電動モータ10が重量抑制され、径方向にコンパクト化するので、電動パワーステアリング装置80は、重量抑制及び形状のコンパクト化(径方向)することができる。
Moreover, since the
上述したモータケースは、起立部11Rがケースフランジの全周に設けられている。これにより、ケースフランジ11bの全周に渡ってケースフランジ11bの捻れに対する剛性が高まり、2つの固定領域40の固定点を支点として電動モータ全体が倒れる挙動を抑制することができる。
As for the motor case mentioned above, the standing
電動パワーステアリング装置80は、上述した電動モータ10により補助操舵トルクを得る。また、電動パワーステアリング装置80は、電動モータ10の周囲の異音を低減することができる。このため、電動パワーステアリング装置80は、操舵者が違和感を抑制した状態で、車両を操作させることができる。その結果、電動パワーステアリング装置80は、作動音が低減し、操作者に対して快適な操舵感を与えることができる。
The electric
(実施形態2)
図9は、実施形態2に係る電動モータのモータケースの斜視図である。図10は、実施形態2に係る電動モータのモータケースの底部側からみた平面図である。図11は、実施形態2に係る電動モータのモータケースを固定領域側よりみた側面図である。言い換えると、図11は、図10のケース固定剛性ラインL1を正面にしてみた側面図である。図12は、実施形態2に係る電動モータのモータケースを固定領域側よりも周方向に90度ずらしてみた側面図である。言い換えると、図12は、図10のケース固定剛性ラインL2を正面にしてみた側面図である。図13は、図11のB−B矢視の断面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a perspective view of a motor case of the electric motor according to the second embodiment. FIG. 10 is a plan view of the electric motor according to the second embodiment when viewed from the bottom side of the motor case. FIG. 11 is a side view of the motor case of the electric motor according to the second embodiment as viewed from the fixed region side. In other words, FIG. 11 is a side view of the case fixing rigidity line L1 of FIG. FIG. 12 is a side view of the electric motor according to the second embodiment when the motor case is shifted 90 degrees in the circumferential direction from the fixed region side. In other words, FIG. 12 is a side view of the case fixing rigidity line L2 of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図9、図10、図11、図13、に示すように、ケースフランジ11bの固定領域40の縁部には、ケースフランジ11の外周の縁の一部が起立するように折り曲げられている起立部11Rがあるが、固定領域40間のケースフランジ11bの外周の縁は、平板状であり、起立部11Rがない。
As shown in FIGS. 9, 10, 11, and 13, the edge of the fixing
実施形態2に係る固定領域40の位置では、起立部11Rにより固定領域40の捻れに対する剛性が高まり、平板状に比べてラジアル方向のモータ固定力の分布が変わる。これにより、2つの固定領域の固定点を支点として電動モータ10全体が倒れる挙動が抑制され、フランジ部材12とケースフランジ11bとの間の隙間が変化しにくくなる。このため、電動パワーステアリング装置80は、図5に示すケース固定機構H2を追加しなくても、フランジ部材12とケースフランジ11bとが当接し、作動音(異音)を発生させる可能性を抑制できる。実施形態2に係る起立部11Rは、実施形態1に係る起立部11Rよりも、加工部分が減るので、加工工数が低減され、材料を低減することもできることからコストを抑制することができる。
At the position of the fixing
また、電動モータ10は、固定領域として図5に示すケース固定機構H2に対応する位置に、ケースフランジ11bの面積を広げる箇所を低減できるので、電動モータ10の周囲の部材の干渉を抑制できる。このため、電動パワーステアリング装置80は、車両への搭載性を高めることができる。
Moreover, since the
また、図10に示すように、固定領域40は、フランジ部材12のモータ側対向面12bと出来るだけ平行になるように、径方向に外形が広がる面積が大きい張出部であり、起立部11Rは、筒状ハウジング11aに沿うケースフランジ11の外周に伸びるようにケースフランジ11bの固定領域40の縁部には、ケースフランジ11の外周の縁の一部が起立するように折り曲げられていることにより、固定領域40が張り出し始める部分に応力が集中しにくくなる。
Further, as shown in FIG. 10, the fixing
(実施形態3)
図14は、実施形態3に係る電動モータのモータケースの底部側からみた平面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a plan view seen from the bottom side of the motor case of the electric motor according to the third embodiment. Note that the same components as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図14に示すように、起立部11Rは、ケースフランジ11bの外周に部分的に複数折り曲げられて設けられている。2つの固定領域40は、回転軸Zrを中心として点対称の位置にある。起立部11Rは、ケースフランジ11bの固定領域40の縁部には、ケースフランジ11の外周の縁の一部が起立するように折り曲げられている。さらに、起立部11Rは、固定領域40の他に、固定領域40間を結ぶ両側のケースフランジ11bの外周に一対として2つ設けられる。複数の起立部11Rは、ケース固定剛性ラインL1上に一対設けられ、ケース固定剛性ラインL2上に一対設けられることになる。これにより、モータケース11bの固定力が一番小さい位置にもケース固定剛性ラインL2上の起立部11Rがあり、フランジ部材12とケースフランジ11bとの間の隙間の変化を抑制し、ケースフランジ11bとフランジ部材12とが当接することを抑制できる。
As shown in FIG. 14, the standing
なお、起立部11Rは、4つの例を例示したが、偶数であれば、6つ以上であってもよい。一対の起立部11Rは、回転軸Zrに対して点対称の位置にあることで、より捻れ剛性を高めることができる。このため、実施形態3に係る電動モータ10は、図2に示すウォーム変位方向FWに動くことでフランジ部材12とケースフランジ11bとが当接し、作動音(異音)を発生させる可能性をより抑制することができる。
In addition, although the four standing examples 11R were illustrated, as long as it is an even number, six or more may be sufficient. The pair of
以上のように、本実施形態の電動パワーステアリング装置80は、コラムアシスト方式を例にして説明しているが、ピニオンアシスト方式及びラックアシスト方式についても上述した電動モータ10及び減速装置92を適用することができる。本実施形態に係る電動モータとして電動モータ10を例に説明し、右ハンドル車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、左ハンドル車に適用する場合には、電動モータ10及び減速装置92の配置をステアリングコラムの中心軸を通る垂直面を挟んで面対称の右側に配置すればよい。
As described above, the electric
10 電動モータ
11 モータケース
11a 筒状ハウジング
11b ケースフランジ
11d 内周面
12 フランジ部材
12a インロー
12b モータ側面
13 リヤ側軸受
14 レゾルバ
15 端子台
20 モータロータ
21 入出力シャフト
22 ロータヨーク
23 マグネット
30 ステータ
31 ステータコア
37 励磁コイル
37a 励磁コイルインシュレータ
40 固定領域
51 ステアリングコラム
52 アッパ取り付けブラケット
54 ロア取り付けブラケット
80 電動パワーステアリング装置
81 ステアリングホイール
82 ステアリングシャフト
82a 入力軸
82b 出力軸
82c 連結軸
83 操舵力アシスト機構
84 ユニバーサルジョイント
85 ロアシャフト
86 ユニバーサルジョイント
87 ピニオンシャフト
88 ステアリングギヤ
88a ピニオン
88b ラック
89 タイロッド
90 ECU
91a トルクセンサ
91b 車速センサ
92 減速装置
93 減速装置ハウジング
94 ウォーム
94a ウォーム歯
96 ウォームホイール
97 ホルダ
98 イグニッションスイッチ
FW ウォーム変位方向
H1 ケース固定機構
H2 ケース固定機構
H3 ギヤボックス固定機構
L1 ケース固定剛性ライン
L2 ケース固定剛性ライン
Zr 回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電動モータは、
一端が開口した筒状であって、開口側の端部を外周の外側へ拡げた端面であるケースフランジを備え、モータロータを内蔵しているモータケースと、
前記モータロータと連動して回転し、前記ウォームに回転軸と同軸で連結される入出力シャフトと、
前記ケースフランジに固定され、かつ前記入出力シャフトが貫通して前記モータケースから露出させるフランジ部材と、を備え、
前記ケースフランジと前記フランジ部材とが少なくとも2つの固定領域でケース固定機構により固定されており、
前記ケースフランジの少なくとも前記固定領域の縁部には、前記ケースフランジの一部が起立するように折り曲げられている起立部があることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering column including a steering shaft to which steering torque is transmitted, a reduction gear including a worm that transmits a steering assist force to the steering shaft, and an electric motor that rotates the worm,
The electric motor is
A motor case having a cylindrical shape with one end open, a case flange that is an end face with the end on the opening side expanded to the outside of the outer periphery, and a motor rotor built-in;
An input / output shaft that rotates in conjunction with the motor rotor and is connected to the worm coaxially with a rotating shaft;
A flange member that is fixed to the case flange and that the input / output shaft passes through and is exposed from the motor case; and
The case flange and the flange member are fixed by a case fixing mechanism in at least two fixing regions,
The electric power steering device according to claim 1, wherein at least an edge portion of the fixing region of the case flange has an upright portion bent so that a part of the case flange rises.
前記固定領域は、前記回転軸を中心として点対称の位置にあり、
前記起立部は、前記固定領域の他に、前記固定領域間を結ぶ両側の前記ケースフランジの外周に一対として設けられる、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The upright portion is provided by being partially bent at the outer periphery of the case flange.
The fixed region is in a point-symmetrical position about the rotation axis;
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the upright portions are provided as a pair on an outer periphery of the case flange on both sides connecting the fixed regions in addition to the fixed region.
一端が開口した筒状であって、開口側の端部を外周の外側へ拡げた端面であるケースフランジを備え、前記モータロータを内蔵しているモータケースと、
前記ケースフランジに固定され、かつ前記入出力シャフトが貫通して前記ケースフランジから露出させるフランジ部材と、を備え、
前記ケースフランジと前記フランジ部材とが少なくとも2つの固定領域でケース固定機構により固定されており、
前記ケースフランジの少なくとも前記固定領域の縁部には、前記ケースフランジの一部が起立するように折り曲げられている起立部があることを特徴とする電動モータ。 An electric motor having an input / output shaft that rotates in conjunction with a motor rotor and is coaxially connected to a rotating shaft to a worm meshed with a worm wheel,
A motor case having a cylindrical shape with one end opened, a case flange that is an end surface with the end on the opening side extended to the outside of the outer periphery, and the motor rotor built therein;
A flange member that is fixed to the case flange and that the input / output shaft passes through and is exposed from the case flange, and
The case flange and the flange member are fixed by a case fixing mechanism in at least two fixing regions,
The electric motor according to claim 1, wherein at least an edge portion of the fixing region of the case flange has an upright portion that is bent so that a part of the case flange rises.
前記固定領域は、前記回転軸を中心として点対称の位置にあり、
前記起立部は、前記固定領域の他に、前記固定領域間を結ぶ両側の前記ケースフランジの外周に一対として設けられる、請求項4に記載の電動モータ。 The upright portion is provided by being partially bent at the outer periphery of the case flange.
The fixed region is in a point-symmetrical position about the rotation axis;
5. The electric motor according to claim 4, wherein the upright portions are provided as a pair on the outer periphery of the case flange on both sides connecting the fixed regions, in addition to the fixed region.
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