JP6252131B2 - 電動モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ及び電動パワーステアリング装置に関する。

従来、車両用のパワーステアリング装置には、電動モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある。こうしたＥＰＳにおいて、駆動源である電動モータは、例えば減速機構が収容されるハウジング等の車両本体に固定された被取付体に取り付けられている（例えば特許文献１参照）。

具体的には、例えば図６に示すように、電動モータ９１は、ステータ９２が内側に固定される有底円筒状のケース本体９３と、ケース本体９３に外嵌される円環状のプレート９４とを有するモータケース９５を備えている。プレート９４は、円筒状の円筒部９６と、円筒部９６から径方向外側に延出されるとともに貫通孔９７ａが形成された取付部９７とからなり、円筒部９６がケース本体９３の外周に圧入されることで同ケース本体９３に固定される。そして、電動モータ９１は、貫通孔９７ａに挿通される締結ボルト９８によって被取付体９９に取り付けられている。

特開２０１２−９０４９６号公報

ところで、電動モータ９１の回転駆動時において、ステータ９２は、ロータ１００との間で吸引力及び反発力が作用することにより径方向に拡縮する。そして、プレート９４と被取付体９９とが当接する面では、それぞれが平坦な面であっても、それぞれの面の製造バラツキなどにより微少な隙間で離間している箇所が存在する。例えば、取付部９７の位置は締結ボルト９８を締め付けるときの締付トルクが作用して被取付体９９に密着するが、隣接する取付部９７の間の中間位置は取付部９７から最も遠いので締付トルクが作用し難く微少な隙間で離間する場合がある。このようにプレート９４と被取付体９９との間の密着状態が悪いときに、ステータ９２の拡縮に起因する振動により、異音が発生することとなる。そこで、電動モータ９１及び電動パワーステアリング装置は、電動モータ９１とこれを取り付ける被取付体９９との密着性を向上させて異音を抑えることが課題となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、電動モータとこれを取り付ける被取付体との密着性を向上させて異音を抑えることができる電動モータ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。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る電動モータの構成上の特徴は、ステータが内側に固定される有底円筒状のケース本体と、このケース本体に外嵌される円筒状のプレートと、を有するモータケースを備え、前記プレートは、円筒状の円筒部と、この円筒部の軸方向の一方の縁から径方向の外側に延出するつば部と、を有し、前記つば部には、前記円筒部を挟んで対向する位置において径方向の外側に延出するとともに貫通孔を形成した一対の取付部が設けられており、前記つば部が、前記貫通孔に挿通される締結部材により被取付体に取り付けられる電動モータであって、前記つば部は、前記被取付体に取り付けたときに前記被取付体の平坦な面に当接する接続面を有し、前記つば部の周方向で隣接する前記各取付部の間で中央の位置を中間位置とし、前記各取付部の位置を取付位置とし、前記各取付部において、径方向の外側にそれぞれ延出する基端となる位置を基端位置とし、この各基端位置からさらに径方向の外側にそれぞれ延出した位置を延出位置とし、前記プレートを前記被取付体に取り付けていない状態で、前記接続面は、軸方向において前記各延出位置が対応する前記基端位置より他方側にそれぞれ位置し、且つ前記各基端位置が隣接する前記中間位置より他方側にそれぞれ位置する湾曲形状を有し、前記プレートを前記被取付体に取り付けた状態で、前記プレートは、前記中間位置と、前記延出位置及び前記基端位置を含む前記取付部とを除いて、前記被取付体から離間していることである。

請求項１の電動モータによれば、つば部を締結部材により被取付体に取り付けるときに、各中間位置は、締結部材を締め付ける前の状態から被取付体にそれぞれ当接している。一方、各取付位置は、締結部材を締め付ける前の状態では被取付体に対して離間しているが、締結部材を締め付けた後の状態では締付トルクが作用することにより各取付位置が弾性変形して被取付体にそれぞれ当接している。これにより、この電動モータでは、少なくとも各取付位置及び各中間位置が被取付体にそれぞれ当接して締結されるので、被取付体に対する密着性が向上する。よって、この電動モータは、電動モータとこれを取り付ける被取付体との間での異音を抑えることができる。

さらに、つば部を締結部材により被取付体に取り付けるときに、各中間位置は、締結部材を締め付ける前の状態から被取付体にそれぞれ当接している。一方、各延出位置及び各基端位置は、締結部材を締め付ける前の状態では被取付体に対して離間しているが、締結部材を締め付けた後の状態ではこれらの位置が締結部材に近いので締付トルクが作用することにより各延出位置及び各基端位置が弾性変形して被取付体にそれぞれ当接している。これにより、この電動モータでは、少なくとも各延出位置、各基端位置及び各中間位置が被取付体にそれぞれ当接して締結されるので、被取付体に対する密着性がさらに向上する。よって、この電動モータは、電動モータとこれを取り付ける被取付体との間での異音をさらに抑えることができる。

請求項２に係る電動パワーステアリング装置の構成上の特徴は、請求項１に記載の電動モータを備えることである。

請求項２の電動パワーステアリング装置によれば、電動モータとこれを取り付ける被取付体との密着性を向上させて異音を抑えることができる。

本発明によれば、電動モータとこれを取り付ける被取付体との密着性を向上させて異音を抑えることができる電動モータ及び電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１に示すＥＰＳアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 図２に示すプレートの正面図である。 図３におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。 図４に示すプレートをハウジングに取り付けた状態を説明する断面図である。 従来の電動モータの取付構造を示す断面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、ステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、電動モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ２２を備えている。ＥＰＳアクチュエータ２２は、所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されており、電動モータ２１は、減速機構２４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。なお、減速機構２４は、コラムシャフト８に連結されたホイールギア２５と、電動モータ２１に連結されたウォームギア２６とを噛合することにより構成されている。そして、電動モータ２１の回転を減速機構２４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。

次に、ＥＰＳアクチュエータの構成について説明する。
図２は、図１に示すＥＰＳアクチュエータ２２の概略構成を示す断面図である。図２に示すように、ＥＰＳアクチュエータ２２は、減速機構２４を収容するハウジング３１（被取付体）を備えている。電動モータ２１は、ハウジング３１に貫設されたステアリングシャフト３（コラムシャフト８）の軸線方向に対して、その出力軸２１ａの軸線方向が直交するように、ハウジング３１に固定されている。そして、電動モータ２１の出力軸２１ａに駆動連結されたウォームギア２６は、その両端がハウジング３１内に設けられた軸受３２，３３により回転可能に支持されるとともに、ステアリングシャフト３に連結されたホイールギア２５に噛合されている。

電動モータ２１は、モータケース４１内に収容されるステータ４２と、ステータ４２の径方向内側において回転可能に支持されるロータ４３とを備えたブラシレスモータとして構成されている。なお、モータケース４１には、電動モータ２１の作動を制御するＥＣＵ（電子制御装置）４４が固定されている。

ステータ４２は、モータケース４１の内周に固定された円筒部４５と、円筒部４５から径方向内側に向って延びる複数（本実施形態では、１２本）のティース４６とを備えてなる。そして、これら各ティース４６には、それぞれインシュレータ４７を介してコイル４８が巻回されている。

一方、ロータ４３は、出力軸２１ａとともに一体回転するロータコア５１の外周に複数のマグネット５２を固着することにより形成される。ロータ４３は、その出力軸２１ａの両端がモータケース４１内に設けられた軸受５３，５４によって回転可能に支持されることにより、上記ステータ４２の内側において回転可能に設けられている。ロータコア５１には、複数（本実施形態では、１０枚）のマグネット５２が、周方向に交互に異なる磁極配置となるように固着されており、１０極の磁極が形成されている。

このように構成された電動モータ２１は、各ティース４６に巻回されたコイル４８に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力が供給されることにより形成される磁界と、マグネット５２との間に生じる磁気的な吸引力及び反発力によりロータ４３が出力軸２１ａと一体回転する。そして、ロータ４３の回転により生ずるモータトルクを操舵系に付与する構成となっている。

次に、電動モータ２１のハウジング３１に対する取付構造について説明する。
図２に示すように、モータケース４１は、一端（図２における上端）が開口した有底円筒状に形成されるとともに内側にステータ４２が固定されるケース本体６１と、ケース本体６１の他端（図２における下端）側に外嵌固定されるプレート６２とを有している。ケース本体６１は、ステータ４２が内周面に固定される円筒状の円筒部７１と、円筒部７１の他端から径方向内側に延出される円環状の底部７２とからなる。ここで、ケース本体６１の材料としては、例えば、亜鉛メッキ鋼板「ＳＥＣＥ」の厚み１．４ｍｍのものが用いられる。

図３は、図２に示すプレート６２の正面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。図３及び図４に示すように、プレート６２は、円筒状の円筒部６３と、円筒部６３の他端（図４における下端）から径方向の外側に延出するつば部６４とを有する。つば部６４には、その外周縁から径方向の外側に延出するとともに貫通孔６５aを形成した一対の取付部６５が設けられている。そして、図２に示すように、電動モータ２１は、締結ボルト（締結部材）６９が貫通孔６５ａを介してハウジング３１に形成されたボルト孔６７に螺合されることでハウジング３１に取り付けられている。

図３及び図４に示すように、プレート６２のつば部６４は、ハウジング３１に取り付けたときにハウジング３１の平坦な面に当接する接続面６６を有する。接続面６６では、一対の取付部６５の間で略中央の位置を中間位置６６aとし、一対の取付部６５において径方向の外側にそれぞれ延出する基端となる位置を基端位置６６ｂとし、基端位置６６ｂから径方向の外側にそれぞれ延出した先端の位置を先端位置（延出位置）６６cとする。そして、接続面６６は、軸方向において先端位置６６cが対応する基端位置６６bより、例えば０．１ｍｍ程度一方側（図４における上側）に位置し、且つ基端位置６６bが隣接する中間位置６６ａより、例えば０．１ｍｍ程度一方側に位置する湾曲形状を有している。

ここで、プレート６２の材料としては、例えば、亜鉛メッキ鋼板「ＳＥＣＥ」の厚み２．６ｍｍのものが用いられる。また、プレート６２は、ケース本体６１に外嵌された後、プレート６２の円筒部６３と図２に示すケース本体６１の円筒部７１とが、周方向の４箇所にてスポット溶接されてケース本体６１に強固に固定されている。図３に示すように、スポット溶接される４箇所は、基端位置６６ｂ近傍の位置Ｐ１の２箇所と、中間位置６６a近傍の位置Ｐ２の２箇所としている。

図５は、図４に示すプレート６２をハウジング３１に取り付けた状態を説明する断面図である。図５に示すように、プレート６２のつば部６４を締結ボルト６９によりハウジング３１に取り付けるときに、中間位置６６aは、締結ボルト６９を締め付ける前の状態からハウジング３１に当接している。一方、先端位置６６c及び基端位置６６ｂは、締結ボルト６９を締め付ける前の状態ではハウジング３１に対して離間しているが、締結ボルト６９を締め付けた後の状態ではこれらの位置が締結ボルト６９に近いので締付トルクが作用することにより先端位置６６c及び基端位置６６ｂを含む取付部６５が弾性変形してハウジング３１に当接している。その結果、プレート６２は、少なくとも中間位置６６aと、先端位置６６c及び基端位置６６ｂを含む取付部６５とが、ハウジング３１に当接して取り付けられる。

ところで、電動モータ２１の回転駆動時において、ステータ４２は、ロータ４３に固定されたマグネット５２との間で吸引力及び反発力が作用することにより径方向に拡縮する。なお、電動モータ２１は「１０極１２スロット」の電動モータとして構成されているため、ステータ４２は、軸方向に垂直な平面内で見た場合に、楕円形状に拡縮する。こうしたステータ４２の拡縮に伴ってケース本体６１の円筒部７１は径方向に僅かに変形する。

以上のように、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、電動モータ２１は、少なくとも中間位置６６aと、先端位置６６c及び基端位置６６ｂを含む取付部６５とが、ハウジング３１に当接して取り付けられるので、ハウジング３１に対する密着性が向上する。これにより、電動パワーステアリング装置１は、電動モータ２１とハウジング３１との間での、ステータ４２の拡縮に起因した振動による異音を効果的に抑えることができる。

なお、本発明は本実施形態に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
本実施形態では、本発明の延出位置が取付部６５の先端位置６６cとしたが、それに限るものではなく、例えば、貫通孔６５ａの中心の位置とする構成に適用してもよい。

また、本実施形態では、プレート６２の接続面６６は、軸方向において先端位置６６cが対応する基端位置６６bより一方側に位置し、且つ基端位置６６bが隣接する中間位置６６ａより一方側に位置する湾曲形状を有しているとしたが、それに限るものではなく、例えば、接続面６６は、軸方向において取付部６５の位置、例えば貫通孔６５ａの中心の位置が隣接する中間位置６６ａより一方側に位置する湾曲形状を有している構成に適用してもよい。

また、本実施形態では、つば部６４には取付部６５が２箇所に設けられるとしたが、それに限るものではなく、例えば、周方向の３箇所に等配して設けられる構成に適用してもよい。

また、本実施形態では、本発明を所謂コラム型の電動パワーステアリング装置１に具体化したが、それに限るものではなく、例えばピニオンシャフト１０に対してアシスト力を付与する所謂ピニオン型の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。また、ボール螺子機構を用いて電動モータ２１の回転をラック軸５の往復動に変換して伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。

また、本実施形態では、本発明を電動パワーステアリング装置用の電動モータに具体化したが、それに限るものではなく、電動パワーステアリング装置以外の用途に用いられる電動モータに適用してもよい。

１：電動パワーステアリング装置、 ２：ステアリング、 ３：ステアリングシャフト、 ４：ラックアンドピニオン機構、 ５：ラック軸、 ８：コラムシャフト、 ９：インターミディエイトシャフト、 １０：ピニオンシャフト、 １１：タイロッド、 １２：転舵輪、 ２１：電動モータ、 ２２：ＥＰＳアクチュエータ、 ２４：減速機構、 ２５：ホイールギア、 ２６：ウォームギア、 ３１：ハウジング（被取付体）、 ３２，３３，５３，５４：軸受、 ４１：モータケース、 ４２：ステータ、 ４３：ロータ、 ４４：ＥＣＵ、 ４５：円筒部、 ４６：ティース、 ４７：インシュレータ、 ４８：コイル、 ５１：ロータコア、 ５２：マグネット、 ６１：ケース本体、 ６２：プレート、 ６３：円筒部、 ６４：つば部、 ６５：取付部、 ６５ａ：貫通孔、 ６６：接続面、 ６６a:中間位置、 ６６b:基端位置、 ６６c:
先端位置（延出位置）、 ６７：ボルト孔、 ６９：締結ボルト（締結部材）、 ７１：円筒部、 ７２：底部、９１：電動モータ、 ９２：ステータ、 ９３：ケース本体、 ９４：プレート、 ９５：モータケース、 ９６：円筒部、 ９７：取付部、 ９７ａ：貫通孔、 ９８：締結ボルト、 ９９：被取付体、 １００：ロータ

Claims (2)

1. ステータが内側に固定される有底円筒状のケース本体と、
   このケース本体に外嵌される円筒状のプレートと、を有するモータケースを備え、
   前記プレートは、
   円筒状の円筒部と、
   この円筒部の軸方向の一方の縁から径方向の外側に延出するつば部と、を有し、
   前記つば部には、前記円筒部を挟んで対向する位置において径方向の外側に延出するとともに貫通孔を形成した一対の取付部が設けられており、
   前記つば部が、前記貫通孔に挿通される締結部材により被取付体に取り付けられる電動モータであって、
   前記つば部は、前記被取付体に取り付けたときに前記被取付体の平坦な面に当接する接続面を有し、
   前記つば部の周方向で隣接する前記各取付部の間で中央の位置を中間位置とし、前記各取付部の位置を取付位置とし、
   前記各取付部において、径方向の外側にそれぞれ延出する基端となる位置を基端位置とし、この各基端位置からさらに径方向の外側にそれぞれ延出した位置を延出位置とし、
   前記プレートを前記被取付体に取り付けていない状態で、前記接続面は、軸方向において前記各延出位置が対応する前記基端位置より他方側にそれぞれ位置し、且つ前記各基端位置が隣接する前記中間位置より他方側にそれぞれ位置する湾曲形状を有し、
   前記プレートを前記被取付体に取り付けた状態で、前記プレートは、前記中間位置と、前記延出位置及び前記基端位置を含む前記取付部とを除いて、前記被取付体から離間していることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１に記載の電動モータを備える電動パワーステアリング装置。

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