JP5150244B2 - レゾルバの位置決め機構及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定子に対する回転子の回転位置を検出するレゾルバの位置決め機構及びこれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータは、永久磁石を有する回転子と、複数のコイルを備える固定子と、を有し、コイルへの通電を切り替えることで回転子を回転させるものであり、車両の電動パワーステアリング装置のモータ部に適用されている。例えば、ラックタイプの電動パワーステアリング装置においては、同軸タイプのブラシレスモータが用いられ、回転子の回転軸内にラック軸が挿入され、車体側に固定されるモータ部のハウジング（モータハウジング部材という）側に固定子が形成される。そして、ブラシレスモータでは、コイルへの通電を切り替えるタイミングを決定するために、固定子に対する回転子の回転位置を検出する位置検出用センサとして、レゾルバが設けられている。

従来の電動パワーステアリング装置において、レゾルバは、モータハウジング部材に接続されるハウジング部材（接続ハウジング部材という）側に取り付けられるレゾルバステータと、回転子の側に取り付けられるレゾルバロータとからなる。この電動パワーステアリング装置では、組立工程において、モータハウジング部材と接続ハウジング部材を相対的に回転自在に仮固定した状態で、モータハウジング部材に対して接続ハウジング部材を相対的に回転させることにより、レゾルバステータとレゾルバロータの相対回転方向における位置（位相）合わせを行い、レゾルバステータとレゾルバロータの組付け上で生じる位相ずれ（相対回転方向における取付位置のずれ）を補正可能にしている（下記特許文献１参照）。
特開２００７−１３６４号公報

ところで、上記電動パワーステアリング装置は、各構成部材の部品精度のばらつきによりレゾルバの角度位相を適切な位置に制御することができないため、モータハウジング部材と接続ハウジング部材とを別個独立した部材（分割構造）で構成し、レゾルバステータを接続ハウジング部材側に取り付けた後、モータハウジング部材に対して接続ハウジング部材を相対的に回転させている。

しかしながら、モータハウジング部材と接続ハウジング部材とを別個独立した部材で構成すると、部品点数が増加するとともに、両者を組み付ける組付工数が増加し、これらは電動パワーステアリング装置の製造コストの増加につながることになる。

また、レゾルバステータを接続ハウジング部材側に取り付けた後、モータハウジング部材に対して接続ハウジング部材を相対的に回転させる構造では、モータハウジング部材に対して接続ハウジング部材を相対的に回転させるという工程が別途必要になるうえに、レゾルバステータとレゾルバロータの組付け上で生じる位相ずれを完全に解消することは困難であった。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせが不要になり、部品点数及び組付工数を削減することができるレゾルバの位置決め機構及び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。

本願第１発明は、回転子と、複数のコイルを備える固定子と、を有し、前記コイルへの通電を切り替えることで前記回転子を回転させるブラシレスモータが収容されたハウジング部材に設けられ、前記ハウジング部材に収容されるレゾルバステータと、前記回転子に対して一定の周方向位置に組付固定され前記回転子と共に回転するレゾルバロータと、を有し、前記固定子に対する前記回転子の回転位置を検出するレゾルバの位置決め機構であって、前記固定子には、前記レゾルバステータを保持する保持部が形成され前記レゾルバステータを前記固定子に対して位置決めする位置決め部材が、前記固定子の一定の周方向位置となるように、組付固定され、前記レゾルバステータは、前記保持部に保持されることにより前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされ、前記位置決め部材は、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされたボビンと、前記ボビンの一定の周方向位置に位置決めされたバスリングホルダと、で構成され、前記保持部は、前記バスリングホルダに形成され、前記保持部は、前記バスリングホルダに形成された溝部であり、前記レゾルバステータには、前記溝部に係合する支持部材が組付固定され、前記レゾルバステータは、前記支持部材が前記溝部に係合することで、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされることを特徴とする。

本願第１発明によれば、固定子には、レゾルバステータを固定子に対して位置決めする位置決め部材が、固定子の一定の周方向位置となるように組付固定されており、レゾルバステータは位置決め部材の保持部に保持されることにより固定子の一定の周方向位置に位置決めされている。これにより、レゾルバステータを位置決め部材の保持部に保持するだけで、レゾルバステータの固定子の一定の周方向位置に対して位置決めすることができ、レゾルバステータの固定子に対する角度位相ずれを解消できる。また、レゾルバロータは、回転子の一定の周方向位置に位置決めされているので、レゾルバロータの回転子に対する角度位相ずれを解消できる。この結果、レゾルバステータとレゾルバロータとの角度位相合わせが不要になり、レゾルバステータとレゾルバロータとの間で生ずるリラクタンスの変化に基づいて、固定子に対する回転子の回転位置を正確に検出することができる。

特に、ブラシレスモータとレゾルバステータとは同一のハウジング部材に収容されているため、両者を別々のハウジング部材に収容していた従来技術と比較して、部品点数及び組付工数を削減することができる。この結果、レゾルバの位置決め機構の製造コストを低減することができる。また、ブラシレスモータとレゾルバステータを収容するハウジング部材を単一のもので構成しているため、レゾルバの位置決め機構の構造を簡素化することができる。

本願第２発明は、本願第１発明のレゾルバの位置決め機構において、前記位置決め部材は、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされたボビンと、前記ボビンの一定の周方向位置に位置決めされたバスリングホルダと、で構成され、前記保持部は、前記バスリングホルダに形成されていることを特徴とする

本願第２発明によれば、位置決め部材は、固定子の一定の周方向位置に位置決めされて固定子に取り付けられたボビンと、ボビンの一定の周方向位置に位置決めされたバスリングホルダと、で構成されており、レゾルバステータは、バスリングホルダに形成された保持部により保持されて位置決めされている。このように、位置決め部材として、従来からのブラシレスモータの既存の構成部材であるボビンとバスリングホルダを利用することにより、位置決め部材を別部材で構成する場合と比較して、部品点数が増加することを防止できる。

本願第３発明は、本願第２発明のレゾルバの位置決め機構において、前記保持部は、前記バスリングホルダに形成された溝部であり、前記レゾルバステータには、前記溝部に係合する支持部材が組付固定され、前記レゾルバステータは、前記支持部材が前記溝部に係合することで、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされることを特徴とする。

本願第３発明によれば、支持部材をバスリングホルダの溝部に係合するだけで、レゾルバステータが固定子の一定の周方向位置に位置決めすることができる。このように、支持部材をバスリングホルダの溝部に係合するだけで、レゾルバステータの固定子の一定の周方向位置に対する位置決めを完了させることができる。この結果、レゾルバステータを極めて容易に位置決めすることができる。

本願第４発明は、本願第１発明乃至本願第３発明のいずれかに記載のレゾルバの位置決め機構を備えた電動パワーステアリング装置であることを特徴とする。

本願第４発明によれば、固定子には、レゾルバステータを固定子に対して位置決めする位置決め部材が、固定子に対して一定の周方向位置に組付固定されており、レゾルバステータは位置決め部材の保持部に保持されることにより固定子の一定の周方向位置に位置決めされている。これにより、レゾルバステータを位置決め部材の保持部に保持するだけで、レゾルバステータの固定子の一定の周方向位置に対する位置決めすることができ、レゾルバステータの固定子に対する位相ずれを解消できる。また、レゾルバロータは、回転子の一定の周方向位置に位置決めされているので、レゾルバロータの回転子に対する位相ずれを解消できる。この結果、レゾルバステータとレゾルバロータとの位相合わせが不要になるため、レゾルバステータとレゾルバロータとの間で生ずるリラクタンスの変化に基づいて、レゾルバステータにより固定子に対する回転子の回転位置を正確に検出することができる。

特に、ブラシレスモータとレゾルバステータとは同一のハウジング部材に収容されているため、両者を別々のハウジング部材に収容していた従来技術と比較して、部品点数及び組付工数を削減することができる。この結果、電動パワーステアリング装置の製造コストを低減することができる。また、ブラシレスモータとレゾルバステータを収容するハウジング部材を単一のもので構成しているため、電動パワーステアリング装置の構造を簡素化することができる。

本発明によれば、レゾルバステータとレゾルバロータの位相合わせが不要になり、部品点数及び組付工数を削減し、ひいては製造コストを低減することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係るレゾルバの位置決め機構及びこれを備えた電動パワーステアリング装置について、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール（図示省略）が結合される入力軸１２を支持するギヤボックス１４を有している。このギヤボックス１４は、第１ハウジング部材１６に取り付けられている。第１ハウジング部材１６には、ブラシレスモータ１８を収容する第２ハウジング部材（ハウジング部材）２０が取り付けられている。ギヤボックス１４内では、入力軸１２にトーションバーを介して出力軸（図示省略）が連結され、入力軸１２と出力軸との間に操舵トルク検出装置（図示省略）を組み付けている。第１ハウジング部材１６及び第２ハウジング部材２０には、ラック軸２２が挿入されて支持され、ラック軸２２のラック歯はギヤボックス１４内で出力軸のピニオン歯と噛み合ってラック・アンド・ピニオン機構を形成している。これにより、ラック軸２２は、ステアリングホイールの操作に応じて軸方向に直線移動する。なお、ラック軸２２の両端部にはタイロッド２４Ａ、２４Ｂが連結されており、ラック軸２２の直線移動によりタイロッド２４Ａ、２４Ｂを介して左右の車輪が線舵可能になる。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング部材１６が第２ハウジング部材２０に対してボルト２６により取り付けられており、第２ハウジング部材２０の内部にブラシレスモータ１８が設けられている。なお、第１ハウジング部材１６と第２ハウジング部材２０とは、別個独立のハウジング部材である。ブラシレスモータ１８は、固定子２８と、固定子２８の内周側に回転自在に配置される回転子３０と、固定子２８に対する回転子３０の回転位置を検出するレゾルバ３２と、を備えている。

固定子２８は、第２ハウジング部材２０の内周に圧入されて固定配置される積層鉄芯３４と、積層鉄芯３４に樹脂製インシュレータ３６（ボビン７８と一体形成される）を介して巻装されたコイル３８と、を有している。コイル３８を形成する巻線は、第２ハウジング部材２０に固定されたターミナル４０を介して通電され、ターミナル４０に給電するケーブル（導体）４２がカプラー４４を介して第２ハウジング部材２０の外側に引き出されている。

回転子３０は、第２ハウジング部材２０の全長にわたってラック軸２２の周囲に配置される中空回転軸４６を有している。この中空回転軸４６の一端部には後述するボールナット４８が固定されている。このボールナット４８は、第１ハウジング部材１６のベアリング５０に圧入されて軸支されている。中空回転軸４６の他端部は、第２ハウジング部材２０のベアリング５２に圧入されて軸支されている。中空回転軸４６の外周で固定子２８に臨む位置には、回転子マグネット５４が周方向に位置決め固定されている。

ラック軸２２にはボールねじ５６を設けてあり、ボールねじ５６に噛み合うボールナット４８が中空回転軸４６の一端部に固定されている。ボールねじ５６のねじ溝とボールナット４８のねじ溝との間には、スチールボール５８が保持されており、ボールナット４８の回転がボールねじ５６によりラック軸２２の直線移動に変換される。

レゾルバ３２は、固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めされるように組み付けられたレゾルバステータ６０と、回転子３０に対して一定の周方向位置に位置決めされて組み付けられたレゾルバロータ６２と、を備えている。レゾルバステータ６０とレゾルバロータ６２とは、ブラシレスモータ１８と同様にして、第２ハウジング部材２０の内部に収容されている。換言すれば、ブラシレスモータ１８とレゾルバステータ６０（及びレゾルバロータ６２）とは、単一のハウジング部材の内部に収容された構成となっている。

レゾルバロータ６２は、複数の突部を周方向に配置した環状コアから構成されている。レゾルバステータ６０は、樹脂製の環状ブラケット６４に保持される積層鉄芯６６に巻線を巻き回したコイル６８を有している。レゾルバステータ６０は、回転子３０の中空回転軸４６と共に回転するレゾルバロータ６２を囲むように配置され、この回転によってレゾルバロータ６２との間で生ずるリラクタンスの変化により、中空回転軸４６の回転位置を検出する。検出された中空回転軸４６の回転位置に応じて、外部の制御回路により、固定子２８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル３８に所定の電流が供給されて、ブラシレスモータ１８が駆動制御される。

図１０乃至図１２に示すように、レゾルバステータ６０の外周側には、２つの円弧状フレーム部７２を備えた支持フレーム（支持部材）７０が取り付けられている。円弧状フレーム部７２は、径方向に延びる２本の直線状部７４と、各直線状部７４の一方側端部同士に接続される円弧状部７６と、で構成されている。

ここで、レゾルバステータ６０の位置決め構造について詳細に説明する。
図３乃至図９に示すように、固定子２８には、固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めされるようにボビン（位置決め部材）７８が組み付けられている。このため、ボビン７８の固定子２８に対する位相ずれは生じない。このボビン７８は、固定子２８の周方向にわたって連続して設けられている。また、ボビン７８は、固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めするようにバスリングホルダ（位置決め部材）８０に形成した突起と嵌合させて組み付ける。このため、バスリングホルダ８０のボビン７８に対する位相ずれは生じない。このように、ボビン７８と固定子２８との位相ずれがなく、バスリングホルダ８０とボビン７８との位相ずれがないので、バスリングホルダ８０は固定子２８の一定の周方向位置に位置決めされることになり、バスリングホルダ８０と固定子２８との位相ずれが生じない。

図１３乃至図１５に示すように、バスリングホルダ８０は、軸方向に延びる４本のアーム部（保持部）８２を備えている。各アーム部８２の先端部には、支持フレーム７０の円弧状フレーム部７２を構成する直線状部７４が挿入される溝部８４がそれぞれ形成されている。レゾルバステータ６０は、各直線状部７４がバスリングホルダ８０の各アーム部８２に形成された溝部８４に係合することにより、固定子２８に対して固定されている。

各アーム部８２は、固定子２８に対して一定の周方向位置となるように位置決めされており、この位置決めされた各アーム部８２の溝部８４に直線状部７４が係合することにより、レゾルバステータ６０を固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めすることができる。すなわち、レゾルバステータ６０は、固定子２８に対して位置決めされたボビン７８及びバスリングホルダ８０を介して固定子２８に接続されているため、結果的に、レゾルバステータ６０が固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めされる。これにより、レゾルバステータ６０と固定子２８との位相ずれは生じない。このように、ボビン７８及びバスリングホルダ８０の固定子２８に対する組付精度が高いため、支持フレーム７０の各直線状部７４をバスリングホルダ８０の各アーム部８２の溝部８４に係合させるだけで、レゾルバステータ６０の固定子２８に対する位置決めが完了する。

以上のような電動パワーステアリング装置１０では、操舵トルク検出装置が検出した操舵トルクが所定値よりも低いとき、操舵アシスト力は不要であり、ブラシレスモータ１８は駆動されない。

一方、操舵トルク検出装置が検出した操舵トルクが所定値を超えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、ブラシレスモータ１８が駆動される。ブラシレスモータ１８では、必要な操舵アシスト力を発生するように固定子２８のコイル３８に通電され、固定子２８に発生する磁界によって回転子３０が回転するように駆動される。ブラシレスモータ１８の発生トルクは、回転子３０から中空回転軸４６を介してボールナット４８に伝達される。そして、ボールナット４８の回転力がボールねじ５６によりラック軸２２の軸方向に沿う直線運動に変換され、ラック軸２２に連動する車輪に操舵アシスト力として付与される。

次に、第１実施形態に係るレゾルバの位置決め機構及びこれを備えた電動パワーステアリング装置の作用について説明する。

図３乃至図９に示すように、ボビン７８及びバスリングホルダ８０が固定子２８の一定の周方向位置に位置決めされているため、バスリングホルダ８０の各アーム部８２に形成された溝部８４は、固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めされている。

このバスリングホルダ８０の各アーム部８２に形成された溝部８４に、レゾルバステータ６０に取り付けられた支持フレーム７０の円弧状フレーム部７２を構成する直線状部７４が嵌められる（係合する）ことにより、レゾルバステータ６０が固定子２８に対して組み付けられる。このとき、上述したように、ボビン７８及びバスリングホルダ８０が固定子２８に対して一定の周方向位置になるように位置決めされているため、レゾルバステータ６０をバスリングホルダ８０に組み付けると同時に、レゾルバステータ６０が固定子２８に対して一定の周方向位置に位置決めされる。このように、レゾルバステータ６０をバスリングホルダ８０に組み付けると、レゾルバステータ６０の固定子２８に対する位置決めが完了する。このように、レゾルバステータ６０と固定子２８との位相ずれが発生しない状態となる。

また、レゾルバロータ６２は、回転子３０に対して一定の周方向位置に位置決めされているため、レゾルバロータ６２と回転子３０との位相ずれが発生しない状態となる。この結果、レゾルバステータ６０とレゾルバロータ６２との位相合わせが不要になり、レゾルバステータ６０とレゾルバロータ６２との間で生じるリラクタンスの変化に基づいて、固定子２８に対する回転子３０の回転位置を正確に検出することができる。

ここで、ブラシレスモータ１８とレゾルバステータ６０とは同一のハウジング部材である第２ハウジング部材２０にそれぞれ収容されているため、両者を別々のハウジング部材に収容していた従来技術と比較して、部品点数及び組付工数を削減することができる。この結果、レゾルバ３２の位置決め機構及び電動パワーステアリング装置１０の製造コストを低減することができる。また、ブラシレスモータ１８とレゾルバステータ６０を収容する第２ハウジング部材２０を単一のもので構成しているため、レゾルバ３２の位置決め機構及び電動パワーステアリング装置１０の構造を簡素化することができる。

特に、レゾルバステータ６０は、固定子２８の一定の周方向位置に位置決めされて固定子２８に取り付けられたボビン７８と、ボビン７８の一定の周方向位置に位置決めされたバスリングホルダ８０を介して、固定子２８に接続することにより、従来からのブラシレスモータの既存の構成部材であるボビン７８とバスリングホルダ８０を利用することができる。これにより、レゾルバステータ６０を別部材に取り付けて固定子２８に接続する構成と比較して、部品点数が増加することを防止できる。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す全体図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータの内部構造を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータの要部を拡大した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータの固定子、ボビン及びバスリングホルダの接続構造を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのバスリングホルダによりレゾルバステータが保持された状態を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ線から見た構成図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのレゾルバステータ及び支持フレームの正面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのレゾルバステータ及び支持フレームの平面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのレゾルバステータ及び支持フレームの側面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのバスリングホルダの正面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのバスリングホルダの平面図である。 本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置に適用されるブラシレスモータのバスリングホルダの側面図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１８ ブラシレスモータ
２０ 第２ハウジング部材（ハウジング部材）
２８ 固定子
３０ 回転子
３２ レゾルバ
３８ コイル
６０ レゾルバステータ
６２ レゾルバロータ
７０ 支持フレーム（支持部材）
７８ ボビン（位置決め部材）
８０ バスリングホルダ（位置決め部材）
８２ 溝部（保持部）

Claims (2)

1. 回転子と、複数のコイルを備える固定子と、を有し、前記コイルへの通電を切り替えることで前記回転子を回転させるブラシレスモータが収容されたハウジング部材に設けられ、
   前記ハウジング部材に収容されるレゾルバステータと、前記回転子に対して一定の周方向位置に組付固定され前記回転子と共に回転するレゾルバロータと、を有し、前記固定子に対する前記回転子の回転位置を検出するレゾルバの位置決め機構であって、
   前記固定子には、前記レゾルバステータを保持する保持部が形成され前記レゾルバステータを前記固定子に対して位置決めする位置決め部材が、前記固定子の一定の周方向位置となるように、組付固定され、
   前記レゾルバステータは、前記保持部に保持されることにより前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされ、
   前記位置決め部材は、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされたボビンと、前記ボビンの一定の周方向位置に位置決めされたバスリングホルダと、で構成され、
   前記保持部は、前記バスリングホルダに形成され、
   前記保持部は、前記バスリングホルダに形成された溝部であり、
   前記レゾルバステータには、前記溝部に係合する支持部材が組付固定され、
   前記レゾルバステータは、前記支持部材が前記溝部に係合することで、前記固定子の一定の周方向位置に位置決めされることを特徴とするレゾルバの位置決め機構。
2. 請求項１に記載のレゾルバの位置決め機構を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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