WO2007055296A1

WO2007055296A1 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: WO2007055296A1
Application number: PCT/JP2006/322402
Authority: WO
Inventors: Atsushi Oshima; Shigeru Endou
Original assignee: Nsk Ltd.
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2007-05-18
Also published as: DE112006003088T5; US20090266640A1

Abstract

　ハウジング１０１が、フレーム２２３のフレーム本体部１２３Ａと一体的に形成され、ロータヨーク２５８とステータヨーク２４２を囲っているので、モータ１０９から発生した熱が、ハウジング１０１を介して伝熱され外部に放出される。それによりハウジング１０１とフレーム１２３とが別体である場合に比べて、伝熱性は格段に向上し、モータ１０９の冷却効果が高まり、それにより小型軽量化を図りながらモータ１０９の高出力化を図ることができ、ひいては電動式パワーステアリング装置全体の小型化を図れることとなる。

Description

明細書

電動式パワーステアリング装置

技術分野

[0001] 本発明は電動式パワーステアリング装置に関し、特に小型 '軽量な電動式パワーステアリング装置に関する。

背景技術

[0002] 電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作によりステアリングシャフトに発生する操舵トルクやその他の信号を検出し、その検出信号に基づいて電動モータを駆動し、減速機を介して出力軸を回転させ、操舵力を補助するものである

[0003] 近年の電動式パワーステアリング装置においては、人間の操舵力の何倍ものァシスト力を出力しながらも良好なフィーリングを得るために、高出力モータを高度に制御することが要求されている。また、車体の軽量化、衝突時の安全確保といった点から、モータの小型軽量であることが要求される。そのため、電動式パワーステアリング装置で用いられるモータも、ブラシ付き DCモータに替わり、制御性に優れ、小型軽量化しやす、。ブラシレスモータが好適に用いられるようになってきて!/、る。

[0004] また、特許文献 1に示す電動式パワーステアリングにおいては、電動モータの回転軸に連結したウォームと、出力軸に連結されたウォームホイールとを嚙合させることで、動力伝達を行っている。

特許文献 1：特開 2005— 312087号公報

特許文献 2：特開平 9 - 30432号公報

特許文献 3：特開 2005— 219708号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、現在の電動式パワーステアリング装置用ブラシレスモータは徹底した最適設計が施されているので、モータ定数 (単位銅損あたりの発生トルク、 Nm/^W)はほぼ上限に達しており、同じ容積のモータであればモータ定数もほぼ同じ傾向である。これに対し、近年は更なる小型軽量ィ匕が望まれ、同時に高出力化の要求も高くなつてきている。この相反する要求を満たすために、出力を低下させることなく小型軽量化を図る一つの方法として、コイル卷線力発生した熱を他へ逃がすことが考えられる。

[0006] し力しながら、容積がほぼ同じモータで、し力もモータアッセンブリとしてモータフレームが孤立して!/、る形態では、ウォームギヤハウジングや雰囲気への伝熱は限られており、伝熱性を高めることによる小型化は非常に困難である。更に、特許文献 1のように、モータフレームが榭脂製であると、更に伝熱性が低下するという問題がある。

[0007] 本発明は、力かる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、伝熱性を高めることで、出力を低下させることなく小型軽量ィ匕を図れる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

[0008] ここで、特許文献 2の技術においては、電動モータの回転軸を 2つの玉軸受で回転自在に支持しており、且つウォーム側の玉軸受の外輪を、他方の軸受の外輪に向かつて押圧することで、 2つの軸受に予圧を付与し、ガタを排除する軸受予圧装置を設けている。但し、この軸受予圧装置によれば、予圧の管理が必要となるので組立が複雑となる。又、予圧により軸受の作動トルクが大きくなり、ステアリング系全体の作動トルクも大きくなり、いわゆるハンドル戻りが悪くなるといった問題も考えられる。

[0009] 一方、ウォームとウォームホイールを嚙合させたときに、歯面間のバックラッシュを排除するために、ウォーム予圧装置がウォーム側の玉軸受近傍に設けられることがある (特許文献 3参照)。このようなウォーム予圧装置を設けると、軸受予圧装置を設けることが困難となる。又、モータの高出力化を推進すると発熱が増大し、その放熱を十分に行うためには小型化が困難となるという問題もある。

[0010] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、電動モータの回転軸をガタ（軸受内部、ウォーム.ウォームホイールの嚙合部のバックラッシュ等)なく支持することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の電動式パワーステアリング装置は、ノヽウジングと、

前記ハウジングに取り付けられ回転軸を回転させるモータと、

車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、

ステアリングホイール力前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、

前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、

前記動力伝達機構は、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを有することを特徴とする。

[0012] また、本発明の電動式パワーステアリング装置は、

ノヽウジングと、

車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、

前記動力伝達機構は、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを有し、

一体的に形成された前記動力伝達機構のハウジング力前記モータのフレームの少なくとも一部を兼ねることを特徴とする。

発明の効果

[0013] 従来は、ウォームとモータ軸が別体となっているため、各軸を 2点（計 4点）で軸受支持する必要があり、スペースをとつていた。また、軸の接続にカップリングゃセレーション接合が必要になり、回転方向にガタが発生しやすい構造となっている。これに対し本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、前記動力伝達機構は、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと前記出力軸に連結されたウォームホイールとを有するので、前記回転軸を回転方向にガタ無く支持することができ、コンパクトかつ簡素な電動式パワーステアリング装置を提供できる。

[0014] 本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、前記動力伝達機構は、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを有するので、前記回転軸をガタを抑えて支持することができ、コンパクト且つ簡素な電動式パワーステアリング装置を提供できる。

[0015] また、従来のように、動力伝達機構のハウジングがモータのフレームと別体である場合、例え見かけ上、両者が接していても、ミクロの単位で見ると接触面積は非常に小さいため、フレーム力ハウジングに伝わる熱が小さいという問題がある。これに対し、本発明のように、一体的に形成された前記動力伝達機構のハウジングが、前記モータのフレームの少なくとも一部を兼ねていれば、前記モータ力発生した熱力前記ノ、ウジングを介して伝熱され外部に放出される。それにより前記ハウジングと前記フレームとが別体である場合に比べて、伝熱性は格段に向上し、前記モータの冷却効果が高まり、それにより小型軽量ィ匕を図りながらモータの高出力化を図ることができ、ひいては電動式パワーステアリング装置全体の小型化を図れることとなる。

[0016] また、動力伝達機構のハウジングがモータのフレームと別体である場合、モータがアッセンブリイ匕されているため、フレーム側に仕切り板や取り付けのためのフランジを設けることがあるが、それによりスペースが必要となる。これに対し、本発明のようにハウジングとフレームが一体になつてれば、このような仕切り板が不要となり、その分だけモータを小型化できる。更に仕切り板がなければ、熱の発生源であるモータのコィルの卷線と、熱容量および表面積の大き!、前記動力伝達機構のハウジングまでの距離が短くなるため、更に大きな伝熱効果を期待できる。力！]えて、動力伝達機構のハウジングがモータのフレームと別体である場合に必要な、フランジを設ける必要もなくなるので、電動式パワーステアリング装置の小型軽量ィ匕を図ることができる。

[0017] 前記動力伝達機構のハウジングが前記モータの少なくともロータ及びステータを囲つていると、コイルの卷線力発生した熱を更に効率よく前記ハウジング側へ伝えることができるので好ましい。

[0018] 前記モータはブラシレスモータであると好まし!/、。

[0019] 前記動力伝達機構のハウジングは、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、又はマグネシゥム合金から形成されていると、一般的に鉄よりも高い熱伝導率を有するため、伝熱性を高めることができ、またモータの小型軽量ィ匕することができるので好まし!/、。 [0020] 前記動力伝達機構のハウジングは、少なくとも前記ブラシレスモータの接続部近傍にリブを配置していると、ハウジングの強度を高めることができる他、ハウジングの表面積を増大させることにより、前記ブラシレスモータ力の熱の発散を促進することもできる。

[0021] 前記回転軸は、前記ハウジングに対して 4点接触式玉軸受を介して支持されているので、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと相まって、前記回転軸をガタを抑えて支持することができる。

[0022] 前記ウォームの歯面と、それに嚙合する前記ウォームホイールの歯面とに予圧を付与するウォーム予圧機構を設けると好ましい。

[0023] 前記回転軸は、その両端 2力所を前記ハウジングに対して軸受により支持されており、前記モータ側で支持する軸受は 4点接触式玉軸受であると好ま、。

[0024] 前記ハウジングは、前記モータのフレームと一体ィ匕されていると好ましい。「一体化」とは、部分的に一体化されていること、完全に一体ィ匕されていることの両方を含む。

[0025] 前記ハウジングの材質は、アルミ又はアルミ合金、マグネシウム又はマグネシウム合金であると好ましい。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本実施の形態である電動式パワーステアリング装置 100を含むステアリング機構の概略図である。

[図 2]図 1の矢印 IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置 100の断面図である。

[図 3]図 1の構成を ΠΙ-ΠΙ線で切断して矢印方向に見た図である。

[図 4]図 4 (a)は、図 3の構成を IV-IV線で切断して矢印方向に見た図であり、図 4 (b) は、図 4 (a)において矢印 IVBで示す部位を拡大して示す図である。

[図 5]図 3の矢印 V部を拡大して示す図である。

[図 6]図 5の構成を VI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。

[図 7]ウォーム予圧機構 120の斜視図である。

[図 8]ウォーム予圧機構 120の分解図である。

[図 9]変形例にかかるハウジングの斜視図である。 [図 10]別の実施の形態に力かる電動式パワーステアリング装置 100を含むステアリング機構の概略図である。

符号の説明

1ステアリングホイ一ノレ

7Aユニバーサルジョイント

7Bユニバーサルジョイント

8中間軸

9ラック軸

10ピニ才ンシャフト

13タイロッド

15コラム

15ステアリングコラム

17ステアリングシャフト

18ブラケット

24ブラケット

26車体

100電動式パワーステアリング装置

101ハウジング

101a蓋部材

101b本体

101c大孔

102入力軸

103出力軸

104, 110軸受

105トーシヨンバー

106トルクセンサ

107ウォームホイール

107a芯金 107b m

108ウォーム

108ウォームホイール

109モータ

109A先端部

109Fフレーム

109a回転軸

109bロータ

109dステータ

109eシーノレ

111 4点接触式軸受支持ホルダ

112 4点接触式玉軸受

113玉軸受

120ウォーム予圧機構

121ブッシュ

121a外フランジ

121b内フランジ

122ホルダ

122c爪部

123予圧パッド

123a平面部

123bテーパ状内周面

123c段部

123e突起

123f 下側外周面

124コィノレ

124a一端

124b他端 221ステータ

222レゾノレノ

222sレゾルノステータ

222rレゾルノロータ

222ηナツ卜

223モータハウジング

223Αモータハウジング本体

223Βモータハウジング蓋部

223a内径咅

223b内径部

223c小径咅

230凹部

241分割コア

242ステータヨーク

243ヨーク

243磁極部

243aハツ卜部

244モータコイル

245凸半部

246凸部

247ステータヨーク突き当て部 248ステータ先端突き当て部 249伝熱体

250バスバー

257磁極部

258ロータヨーク

259永久磁石

260キャップ発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図 1は、本実施の形態であるコラムタイプの電動式パワーステアリング装置 100を含むステアリング機構の概略図である。図 1において、車体 26に対して、ブラケット 24を介してチューブ状のコラム 15が、チルト方向（矢印 A方向）及びテレスコ方向（矢印 B方向）に移動可能に支持されている。上端部にステアリングホイール 1を取り付けたステアリングシャフト 17は、ステアリングコラム 15に挿通され、それに対して回転自在に支持されている。ステアリングコラム 15とステアリングシャフト 17とは、二次衝突時などに軸線方向に大きな荷重を受けたとき縮長するように変形する、 V、わゆるコラプシブル構造を備えて、る。

[0029] ステアリングシャフト 17の下端は、車体 26に対してブラケット 18により取り付けられた電動式パワーステアリング装置 100の入力軸 102に連結されている。一方、電動式パワーステアリング装置 100の出力軸 103は、ユニバーサルジョイント 7Aを介して中間軸 8の上端に連結され、中間軸 8の下端は、ユニバーサルジョイント 7Bを介してピ-オンシャフト 10に連結されている。ピ-オンシャフト 10に形成されたピ-オンは、ラック軸 9のラック歯に嚙合している。ラック軸 9の両端は、それぞれタイロッド 13を介して、不図示の車輪を操舵する操舵機構に連結されている。

[0030] 図 2は、図 1の矢印 IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置 100の断面図である。本体 101bと蓋部材 101aとからなるアルミ又はアルミ合金、マグネシウム又はマグネシウム合金から形成されたハウジング 101内に、入力軸 10 2および出力軸 103が配置されている。入力軸 102は、不図示の軸受によりハウジング 101に対して回転自在に支持されている。中空の出力軸 103は、軸受 104, 110 によりハウジング 101に対して回転自在に支持されて、る。図 2で右端を入力軸 102 に圧入し、左端を出力軸 103にピン結合させることで連結したトーシヨンバー 105が、出力軸 103内を延在している。

[0031] 出力軸 103の図 2で右端近傍外周に対向する位置に、受けたトルクに比例してトーシヨンバー 105がねじれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置すなわちトルクセンサ 106が設けられている。このトルクセンサ 106は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、トーシヨンバー 105のねじれに基づく入力軸 102と出力軸 103との相対角度変位を、所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化としてコイルにより検出し、電気信号として不図示の制御回路へ出力するものである。

[0032] 出力軸 103の中央部において軸受 104, 110の間には、ウォームホイール 107が配置されている。ウォームホイール 107は、圧入などにより出力軸 103に一体的に回転するように取り付けられた芯金 107aと、その外周にインサート成形されてなる榭脂の歯部 107bとからなる。ウォームホイール 107の歯部 107bは、ハウジング 101に取り付けられたモータ 109の回転軸に一体的に形成されたウォーム 108と嚙合している。ウォームホイール 107とウォーム 108とで動力伝達機構 (ウォーム機構)を構成する。従って、ハウジング 101は動力伝達機構を収容するハウジングとなる。

[0033] 図 3は、図 1の構成を ΠΙ-ΠΙ線で切断して矢印方向に見た図である。図 4 (a)は、図 3 の構成を IV-IV線で切断して矢印方向に見た図であり、図 4 (b)は、図 4 (a)において矢印 IVBで示す部位を拡大して示す図である。図 3において、ハウジング 101と一体的に形成されたフレーム本体 223Aの内径部 223a内に、ブラシレスモータ 109が配置されている。ブラシレスモータ 109は、図 3に示すように、ステータ 221及びロータ回転角を検出する回転角検出器としてのレゾルバ 222とを収容するモータハウジング（フレームともいう） 223を有している。このモータハウジング 223は、ウォーム機構を収容するハウジング 101と一体的に形成され且つステータ 221を収容するモータハウジング本体 223Aと、レゾルバ 222を収容するモータハウジング蓋部 223Bとに 2分割され、両者はインロー嵌めにより固定されている。

[0034] モータハウジング本体 223Aの内径部 223aの内周面には、モータハウジング蓋部 223B側端面から軸方向にステータ 221の軸方向長さと略等しい長さで延長するブラシレスモータのスロット数と同数の断面円弧状の凹部 230 (図 4参照）が等間隔に形成されている。

[0035] また、モータハウジング蓋部 223Bには、図 3で明らかなように、モータハウジング本体 223Aとは反対端側の内周面にレゾルバ 222を収容する内径部 223bが形成され、この内径部 223bと連通して、 4点接触式玉軸受 112に嵌合する小径部 223cが形成されている。外周部におけるレゾルバ 222と対向する位置 (モータの接続部近傍）に半径方向に突出するフィン状のリブ (不図示）が円周方向に所定間隔を保って多数一体成形されている。なお、モータハウジング蓋部 223Bも、モータハウジング本体 223A及びハウジング 101と同様にアルミニウム、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つをダイキャスト機による铸造によって一体成形され、またインロー部などは機械カ卩ェされて、ると好まし!/、。

[0036] 図 4 (a)に示すように、モータハウジング本体 223Aの内径部 223a内にステータ 22 1が嵌合配置されている。このステータ 221は、 12個の電磁鋼板を積層した T形の分割コア 241を円環状に連接させた構成を有する。

[0037] 各分割コア 241の夫々は、軸方向と直交する断面において、外周面が円弧状で円周方向に延長するステータヨーク 242と、このステータヨーク 242の内周面における円周方向の中央部に内方に中心軸に向力つて延長する磁極部 243とで T形に形成された鉄心で構成され、磁極部 243の先端にハット部が形成されている。そして、磁極部 243にモータコイル 244が集中卷で卷装されている。ハット部は、 T形の分割コァ 241を 12個組み合わせて円環状にした状態において、若干のスロット開口幅が形成される形状であり、そのスロット開口幅はモータコイル 244に使用されるマグネットヮィャの直径以下に設定されて、る。ステータヨーク 242のモータハウジング本体 223 Aに嵌合される面は、モータハウジングの曲率と略同じ曲率である力磁極部 243の首部の真裏にあたる部位が平取りしてあるので、モータハウジング本体 223Aへの嵌合時に 2点で線接触する形状となって、る。

[0038] 一方、ステータヨーク 242のスロット側は、磁極部 243の首部中心線に直交する直線形状とされている。隣接する分割コア 241が突き当たる部位は、モータコイル 244 が施される磁極部 243の中心線に対して回転中心で交差する ± 15° の直線形状であり、互いに面接触する形状とされている。

[0039] また、外周側基部 242の外周面における円周方向の両端部にモータハウジング本体 223Aの凹部 230に係合する断面が、 4分の 1円状の凸半部 245が軸方向の全域にわたつて形成されている。したがって、分割コア 241同士を連接させたときに、図 4 ( b)に示すように、双方の凸半部 245で断面半円形のモータハウジング本体 223Aに形成した凹部 230に係合する凹部 230と同一の曲率で、その中心点をモータハウジング本体 223Aの凹部 30の中心点よりもステータ中心軸側に若干ずらした形状の凸部 246が形成される。そして、各分割コア 241を円環状に連接させた状態で、凸部 2 46をレーザ溶接等で溶接することにより、円環状のステータ 221が構成され、このステータ 221力モータノヽウジング本体 223Aの内径咅 223aに凸咅 246を咅 230に係合させて嵌合されている。このとき、モータハウジング本体 223Aに形成したステータ 221のヨーク 243を突き当てるステータヨーク突き当て部 247と、ステータ 221の先端を突き当てるステータ先端突き当て部 248は、その両部でステータ 221の端面に接触する形状としており、さらにその部位におけるコイルエンドとの間の隙間には、ェポキシ系榭脂からなる伝熱体 249が充填されている。

[0040] 各相のモータコイル 244の終端は、 Y結線中点、 U相、 V相、 W相毎に絶縁された四層構造の円環状のバスバー 250に連結され（図 3参照）、このバスバー 250がモータハウジング本体 223Aに焼きばめ嵌合されている。

[0041] このように、ステータ 221を分割コア方式にすることにより、一体コア方式に卷線を施す際に必要な卷線ノズルを通すための空間や、卷線をスロットに落とし込む際のガイドのための空間など、卷線構成のためだけに生じる無駄なスロット空間が不要となるので、高密度な卷線が可能となる。

[0042] また、分割コア 241において、ハット部 243aによって形成されるスロット開口幅を、モータコイル 244に使用されるマグネットワイヤの直径以下に設定することにより、モータコイル 244が緩んだり断線してもエアギャップに嚙み込まな!/、ので、モータロックによるステアリングホイールロックを防止することができる。

[0043] また、分割コア 241において、ステータヨーク 242のモータハウジング本体 223Aに形成される面を、モータハウジング嵌合時に 2点で線接触する形状としたことにより、トルク発生時に磁極部 257に反力が力かっても T形の分割コア 241が倒れにくいので、騒音、振動を低減することができる。

[0044] さらに、 T形の分割コア 241において、ステータヨーク 242のスロット側を磁極部 257 の首部中心線に直交する直線形状としたことにより、卷線時にステータヨーク 242が干渉しないので、高密度な卷線が可能である。

[0045] さらにまた、 T形の分割コア 241において、隣接する分割コア 241のステータヨーク 242が突き当たる部位の外周側に半割れ状の凸半部 245を設けたことにより、単純な円環状のステータヨーク部を分割した分割コア方式よりも突き当たる面積が広ぐトルク発生時に磁極部 257に反力が力かっても T形の分割コア 241が倒れにくい。なおさらに、外周側に突出した凸半部 245を溶接するので、溶接部を通る磁束は少なぐヒステリシス損を小さくすることができる。これらの効果により、騒音、振動及び鉄損を低減できる。

[0046] また、凸部 246は、外周側に突出しているので、ステータヨーク 242のスロット側を磁極部 257の首部中心線に直交する直線形状としたことに起因する磁路細りを防止することができる。

[0047] また、その凸部 246は、モータハウジング本体 223 Aに設けてなる凹部に対して、径方向には隙間が大きいが、回転方向には隙間が殆どない形状なので、分割コア 2 41同士を溶接する際に生じるビードゃ膨らみを取り除くことなくモータハウジング本体 223Aに焼ばめすることができる。さらに、ブラシレスモータ 109の雰囲気温度のみが急激に上昇してモータハウジング本体 223Aのみが高温になったり、予期せぬ外力などでモータハウジング本体 223Aに割れが生じたりしてモータハウジング本体 22 3Aとステータ 221のしめしろが無くなってしまった場合でもステータ 221は空転しないので、トルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらにはセルフステア t 、つた現象を確実に防ぐことができる。

[0048] また、前述したように、モータハウジング本体 223Aの凹部 230はモータハウジング蓋部 223Bを取付ける側からステータ嵌合部をへてステータヨーク突き当て部位よりも若干深、位置まで同一形状で延長して、るので、電磁鋼板の形状を積圧方向によつて変える必要が無ぐ同一形状の T形の電磁鋼板でステータ 221を構成できる。

[0049] これらの特徴は、 T形の分割コア 241がスロット数と同数個連結されており、連結部を折り曲げることにより円環状のステータ 221となる展開コア方式のステータで適用しても同様の効果が得られる。また、モータハウジング蓋部 223Bの内径部 223bには、レゾルバ 222を構成するレゾルバステータ 222sが内嵌されている。

[0050] 一方、モータ 109の回転軸（ロータ） 109aの端部には、モータハウジング蓋部 223 Bの内径部 223bに取り付けられたレゾルバステータ 222sと対向してレゾルバロータ 2 22rがー体的に回転するようにナット 222ηで固定されている。レゾルバステータ 222s とレゾルバロータ 222rとで、レゾルバ 222を構成する。

[0051] ここで、磁極部 257は、回転軸 109aを揷通する円筒状のロータヨーク 258と、このロータヨーク 258の外周面に円周方向に等間隔で接着された 8枚の永久磁石 259と、これら永久磁石 259の外周面を覆うオーステナイト系の非磁性ステンレスでなるキヤップ 260とで構成されて、る。磁極となる永久磁石 259は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からシフトした蒲鋅型に形成されている。

[0052] 磁極部 257を構成する永久磁石 259の外周部はキャップ 260で覆われており、キヤップ 260はすきまばめである力接着剤を併用することで永久磁石 259に固定されており、さらに、キャップ 260の端面をリベットでかしめることによりさらに強固に固定されている。

[0053] モータハウジング本体 223Aの内径部 223aと回転軸 109aとの間は、シール 109e により密封されている。モータ 109の回転軸 109aの一端（図 3で左端）は、モータハウジング蓋部 223Bに対して 4点接触式玉軸受 112で支持されて、る。

[0054] 4点接触式玉軸受 112の軸線方向両側には、回転軸 109の外周に取り付けられたゴムダンバ GPが配置されており、回転軸 109に対して 4点接触式玉軸受 112が軸線方向に変位することを許容すると共に、変位量に応じた付勢力を与えるようになっている。一方、回転軸 109aの他端（図 3で右端）は、ハウジング 101に対してウォーム予圧機構 120を介して一般的な玉軸受 113で支持されて、る。

[0055] 図 5は、図 3の矢印 V部を拡大して示す図であり、図 6は、図 5の構成を VI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図 7は、ウォーム予圧機構 120の斜視図であり、図 8は、ウォーム予圧機構 120の分解図である。図 5において、玉軸受 113の内輪と、回転軸 109aの端部との間には、弾性部材カも形成されたブッシュ 121が介在している。

一方、玉軸受 113と、ハウジング 101の袋孔 101fとの間には、断面 L字状のホルダ 1 22が介在している。回転軸 109aの端部には、第 1先端部 109Aと、それより小径の第 2先端部 109Bとが設けられており、ホルダ 122から、第 2先端部 109Bとが突き出しており、その周囲には予圧パッド 123が配置されている。玉軸受 113の軸線方向の位置決めは、内輪に当接するブッシュ 121の外フランジ 121aと、それに対向して外輪に当接するホルダ 122のフランジ部 122aで行っている。ブッシュ 121の内フランジ 121bは、第 2先端部 109Bの外周面に当接している。

[0056] 予圧パッド 123は、固体潤滑材を混入した合成樹脂を射出成形する等により形成されており、内周に奥側に向力つて拡径するテーパ状内周面 123bを有している。このテーパ状内周面 123bに、回転軸 109aの第 2先端部 109Bが嵌合している。予圧パッド 123は、図 6に図示する方向から見て逆 T字形状を有しており、即ちその外周に、軸を挟んで両側に平行に設けた平面部 123a、 123aと、その下端に接続する段部 1 23c、 123cとを有して!/ヽる。

[0057] 予圧パッド 123の外周面で、図 6の下方においては、円周面力も突出した突起 123 eが設けられている。予圧パッド 123は、ハウジング 101に内嵌固定自在なホルダ 12 2に組み合わせている。即ち、このホルダ 122は、軸線方向に突出する 4つの爪部 12 2cを有しており、図 6で左側の爪部 122c、 122cは、予圧パッド 123の左の平面部 1 23aに近接して配置され、一方、右側の爪部 122c、 122cは、予圧パッド 123の右の平面部 123aに近接して配置されている。爪部 122cは、予圧パッド 123に組み合わされた状態で、概ね予圧パッド 123の円周面に一致する外表面をそれぞれ有している。

[0058] 左側の爪部 122c、 122cの間に折り曲げた一端 124aを挿入し、右側の爪部 122c 、 122cの間に折り曲げた他端 124bを挿入すると共に、予圧パッド 123の外周を何重にも取り巻くようにして、ねじりコイル 124が配置されて!、る。

[0059] ホルダ 122と予圧パッド 123との組み合わせにより、互いの軸線方向の相対移動が阻止される。更に、このホノレダ 122のー咅に設けた、互いに隣り合う爪咅 122c、 122 cの間に、ねじりコイル 124の両端部 124a、 124bを配置しつつ、爪部 122c、 122c の外径側側面と予圧パッド 123の外周面とにねじりコイルばね 124を外嵌すると、この予圧パッド 123に設けた下側外周面 123fがこのねじりコイル 124の内周縁に接触しない状態では、この予圧パッド 123に設けたテーパ状内周面 123bの中心軸は、ホルダ 122の中心軸に対し、片側（図の上側）に片寄っている。この為、このホルダ 122 に、予圧パッド 123とねじりコイル 124とを組み合わせた状態でこのホルダ 122をハウジング 101の所定部分に固定し、更に、予圧パッド 123に設けたテーパ状内周面 12 3bの内側に上記ウォーム軸 109aの第 2先端部 109Bを挿入すると、この予圧パッド 1 23に設けた下側外周面 123fによりねじりコイル 124の直径が弹性的に押し広げられる。そして、このねじりコイル 124が巻き戻る（直径を縮める）方向に弾性復帰する傾向となる事により、このねじりコイル 124から予圧パッド 123に、ウォームホイール 107 に向力方向の弾力が付与されることとなる。それによりウォームホイール 107を外嵌固定した出力軸 103と回転軸 109aとの軸間距離は縮まる。この結果、ウォーム 108とウォームホイール 107との歯面同士が、予圧を付与された状態で当接する。

[0060] このように、本実施の形態のウォームホイール機構を組み込んだ電動式パワーステァリング装置の場合、ウォーム予圧機構 120を介して予圧を付与することにより、ゥォーム 108とウォームホイール 107との歯面同士のバックラッシュを調整しているので、車輪など力入力される衝撃や振動に対して、この嚙合部でのラトル音の発生を抑えることがでさる。

[0061] 次に、本実施の形態の動作について説明する。車両が直進状態にあり、ステアリングホイール 1から、ステアリングシャフト 17を介して入力軸 102に操舵力が入力されていないとすると、トルクセンサ 106は出力信号を発生せず、従ってモータ 109は補助操舵力を発生しない。

[0062] これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール 1を操作すると、その力に応じてトーシヨンバー 105がねじれ、入力軸 102と出力軸 103との間で相対回動が発生する。トルクセンサ 106は、この相対回動の方向および量に応じてトルク信号を出力する。このトルク信号と、不図示のセンサからの車速信号とから予め設定された制御マップ等に基づいて、不図示の制御回路は、レゾルバ 222で検出されるロータ回転角に応じた三相モータ電流をモータ 109に供給するので、モータ 109は所望の補助操舵力を発生する。カゝかるモータ 109の発生したトルクは、動力伝達機構（108、 107)により減速されて出力軸 103に伝達され、中間軸 8を介してラック軸 9の移動を支援する。それによりタイロッド 13を介して操舵機構が動作し、不図示の車輪を操舵できるようになってヽる。

[0063] このとき、ブラシレスモータ 109におけるステータ 221のモータコイル 244に比較的大電流のモータ電流を供給することにより、回転磁界を発生させて、回転軸 109aを回転駆動するものである力モータ駆動電流が大電流となることにより、このモータコィル 244で発熱を生じる。この発熱は、ステータ 221の分割コア 241を介してモータハウジング本体 223Aに伝導され、このモータハウジング本体 223Aが通常の鋼製のモータハウジングより高い熱伝導率のアルミニウム、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つで構成され、し力もハウジング 101と铸造により一体成形されているので、モータハウジング本体 223Aを介して、モータコイル 244 で発生した熱を効果的にハウジング 101に伝熱させて、モータコイル 244が許容できる銅損を従来例よりも大きくすることができる。

[0064] さらに、上記実施形態では、ハウジング 101とモータハウジング本体 223Aを、アルミニゥム、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つを用いてダイキャスト機で铸造するようにしてヽるので、従来例のように薄鋼板を絞る場合のように肉厚の制限がなぐ且つ比重は薄鋼板に対して約 1Z3であるので、従来例の薄鋼板モータハウジングの円筒部厚さに対し、約 3倍の肉厚にすることができる。その上、アルミニウム合金は、鉄の 3倍の熱伝導率を有する材質であり、さらにステータ先端突き当て部 248を設け、コイルエンドとの間に伝熱体 249を充填することで、銅損によるコイルエンドの熱をステータ先端突き当て部 248及び伝熱体 249を介してモータハウジング本体 223Aへ伝熱できる。これらの効果により、従来例と同じ重さのモータハウジングでありながら、更に多くの熱量をハウジング 101へ伝熱できるので、モータコイル 244が許容できる銅損を従来例より大幅に大きくすることができる。

[0065] また、ロータの磁極部 257及びステータ 221が 8極 12スロットというスロットコンビネーシヨンとされているので、最も基本的な 2極 3スロット形式の 4倍の構成である。このように磁極部 257とステータ 221の構成を基本構成の 2n倍 (nは整数）としたことにより径方向の磁気吸引力が相殺されるため回転時のロータ振動を小さくできるという利点がある。また、このスロットコンビネーションの卷線係数は「0. 866」であり、且つ集中巻であることから、銅損に対して大きなトルクを得ることができるという利点がある。

[0066] しかし、各々の磁極による鎖交磁束の変化量がそのままコギングトルク及びトルクリップルとして現れるため、電動式パヮーステアリング装置に適用するためには運転者に不快な振動と騒音を与えるコギングトルク及びトルクリップルを低減する必要がある

。本実施形態では、磁極となる永久磁石 259は極毎に分割されたセグメント磁石であり、その形状は外周側の円弧中心を意図的に回転中心からずらした蒲鋅型に形成されている。このような磁極により、鎖交磁束の変化量を正弦波化し、コギングトルク及び正弦波通電時のトルクリップルを低減することができる。

[0067] また、モータハウジング蓋部 223Bでは、フィン状のリブをレゾルバ 222が内包される位置に設けているので、この部位の雰囲気環境への伝導、対流、放射による伝熱を従来例よりも増すことができ、レゾルバ 222の固定側はモータコイル 244の銅損によって生じた熱の影響を受けに《なり、レゾルバ信号のドリフトや精度低下、誤動作を防ぐことができる。

[0068] さらに、レゾルバ 222は、 4点接触式玉軸受 112の近傍に配置したので、モータ温度が変化した際のモータハウジング材質とシャフト材質の線膨張係数差によりレゾルバステータ 222sとレゾルバロータ 222rの軸方向ズレを防止することができる。特に、本実施形態のようにシャフト材質とモータハウジング材質の線膨張係数差が大き、組み合わせの場合、その効果は顕著である。

[0069] また、磁極部 257とレゾルバロータ 222rを機械的に位置決めすることで、両者の位相がずれた際に生じるトルク低下やトルクリップル、回転方向によるトルク差、さらには電動式パワーステアリング装置にぉ、てはあってはならな!、セルフステアと!/、つた現象を確実に防止することができる。

[0070] 更に、磁極部 257を構成する永久磁石 259をキャップ 260で覆うことにより、永久磁石 259に欠けや割れが生じたり、永久磁石 259がロータヨーク 258から剥がれたりした場合であっても永久磁石 259がエアギャップに嚙み込まないので、電動式パワーステアリング装置においてあってはならない故障であるモータロックによるホイールステアリングロックを確実に防止することができる。

[0071] 以上述べたように、本実施の形態によれば、ハウジング 101が、モータハウジング 2 23のモータハウジング本体部 223Aと一体的に形成され、ロータヨーク 258とステータヨーク 242を囲っているので、モータ 109力も発生した熱が、ハウジング 101を介して伝熱され外部に放出される。それによりハウジング 101とモータハウジング 223とが別体である場合に比べて、伝熱性は格段に向上し、モータ 109の冷却効果が高まり、それにより小型軽量ィ匕を図りながらモータ 109の高出力化を図ることができ、ひいては電動式パワーステアリング装置全体の小型化を図れることとなる。特に、ハウジング 101の材質をアルミニウムやマグネシウムとすることで、放熱性、軽量ィ匕の更に大きな効果が期待される。

[0072] 更に、本実施の形態によれば、モータ 109の後方部で一体型の回転軸 109aを支持する軸受 112を 4点接触式玉軸受としているので、別個に軸受予圧装置等を用いることなく、軸線方向の力（両方向）をこの軸受 112で受けることができ、また 4点接触式玉軸受であるためガタも少なくウォーム 108とウォームホイール 107の歯面を適切に嚙み合わせることができる。

[0073] ガタをなくす方法としてはアンギユラ玉軸受を 2個使用し、一体型の回転軸 109aを支持する方法もあるが、予圧機構や寸法管理などが必要となり複雑となってしまい、また軸受でのロスも大きくなる。 4点接触式玉軸受を用いることは組立や寸法管理の容易性などを考えても望ましぐ更に軽量ィ匕ゃ摩擦ロスの低減も図れる。

[0074] 図 9は、変形例に力かるハウジングを示す斜視図である。例えば、図 3に示す構造のように、ピ-オンハウジング 101がモータハウジング本体 223Aと一体的に形成されているときに、ウォームホイール 107からウォーム 108が受けた力の殆どは、アキシャルカとなって回転軸 109及び 4点接触式玉軸受 112を介して、モータハウジング蓋部 223Bに伝達されることとなる。ここで、モータハウジング蓋部 223Bは、モータハウジング本体 223Aに対してボルト固定されているため、力かるボルトを介してアキシャルカがモータハウジング本体 223Aに伝達される。しかるに、軽量ィ匕のため或いは放熱性を高めるために、モータハウジング本体 223Aを薄肉にしたような場合には、その強度が問題となる場合がある。

[0075] これに対し本変形例によれば、図 9に示すように、モータハウジング本体 223Aの周囲において、固定ボルト用のねじボス 223dを延長するような形で、モータハウジング本体 223Aの外周面につながる三角板状のリブ 223eを形成しているため、これによりモータハウジング本体 223Aの強度を高めることができる。又、リブ 223eを形成することによりモータハウジング本体 223Aの表面積を増大させることができ、小型化を図りつつも、ブラシレスモータからの熱の発散を促進することもできる。尚、リブ 223eの形状は図示のものに限られない。

[0076] 図 10は、別の実施の形態に力かるピ-オンタイプの電動式パワーステアリング装置 100を含むステアリング機構の概略図である。図 10に示す実施の形態においては、図 1に示す実施の形態に対して、図 2〜9に示す電動式パワーステアリング装置 100 をピニオンハウジング 101に設けた点のみが異なるため、同じ符号を付すことで説明を省略する。

[0077] また、図 3において、ハウジング 101の大孔 101c内にモータ 109が配置されている。

モータ 109は、回転軸 109aと、回転軸 109aの周囲に配置されたロータ 109bと、大孔 101cの内周に設けられロータ 109bに対向するステータ 109dとを有する。大孔 10 lcと回転軸 109aとの間は、シール 109eにより密封されている。

[0078] 大孔 101cは、ハウジング 101と一体であるモータのフレーム 109Fに組み付けられることでハウジング 101の一部を構成する 4点接触式軸受支持ホルダ 111により閉止されている。中空の 4点接触式軸受支持ホルダ 111の内部には、回転軸 109aが揷通されており、更に 4点接触式玉軸受 112と回転軸 109aの回転速度を検出する回転検出器 Sが設けられている。モータ 109の回転軸 109aの一端（図 3で左端）は、 4 点接触式軸受支持ホルダ 111に対して 4点玉接触式軸受 112で支持されて、る。 4 点接触式玉軸受 112の軸線方向両側には、回転軸 109の外周に取り付けられたゴムダンバ GPが配置されており、回転軸 109に対して 4点接触式玉軸受 112が軸線方向に変位することを許容すると共に、変位量に応じた付勢力を与えるようになつている。一方、回転軸 109aの他端（図 3で右端）は、ハウジング 101に対してウォーム予圧機構 120を介して一般的な玉軸受 113で支持されて、る。

[0079] これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール 1を操作すると、その力に応じてトーシヨンバー 105がねじれ、入力軸 102と出力軸 103との間で相対回動が発生する。トルクセンサ 106は、この相対回動の方向および量に応じてトルク信号を出力する。このトルク信号と、付図示のセンサからの車速信号とに基づき、不図示の制御回路は駆動信号をモータ 109に送信するので、モータ 109は所望の補助操舵力を発生する。カゝかるモータ 109の発生したトルクは、動力伝達機構（108、 107)により減速されて出力軸 103に伝達され、中間軸 8を介してラック軸 9 を移動を支援する。それによりタイロッド 13を介して操舵機構が動作し、不図示の車輪を操舵できるようになって、る。

[0080] また、ハウジング 101とモータ 109のフレーム 109Fを一体化すると、伝熱性が格段に向上し,モータ 109で発生した熱を効率よく放熱することができる。そのためモータ 109を小型、軽量化することができる。また、ハウジング 101の材質をアルミニウムやマグネシウムとすると放熱性、軽量ィ匕への効果は更に大き、。

[0081] 図 10は、別の実施の形態に力かるピ-オンタイプの電動式パワーステアリング装置 100を含むステアリング機構の概略図である。図 10に示す実施の形態においては、図 1に示す実施の形態に対して、図 2〜： L 0に示す電動式パワーステアリング装置 10 0をピニオンノ、ウジング 101に設けた点のみが異なるため、同じ符号を付すことで説明を省略する。

[0082] 以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなぐ適宜変更 ·改良が可能であることはもちろんである。

[0083] 4点接触式軸受支持ホルダ 111は、ハウジング 101と完全に一体ィ匕されていても良い。

[0084] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2005年 11月 10日出願の日本特許出願（特願 2005-325958)、 2006年 10月 10日出願の日本特許出願 (特願 2006-276171)、に基くものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0085] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、伝熱性を高めることで出力を低下させることなく小型軽量ィ匕を図ることができる。また、コンパクトでありながら、電動モータの回転軸をガタなく支持することができる。

Claims

請求の範囲

[1] ハウジングと、

車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、

ステアリングホイール力前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、

前記動力伝達機構は、前記回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。

[2] 一体的に形成された前記動力伝達機構のハウジング力前記モータのフレームの少なくとも一部を兼ねることを特徴とする請求項 1に記載の電動式パワーステアリング装置。

[3] 前記動力伝達機構のハウジングが前記モータの少なくともロータ及びステータを囲つていることを特徴とする請求項 2に記載の電動式パワーステアリング装置。

[4] 前記モータはブラシレスモータであることを特徴とする請求項 1乃至 3に記載の電動式パワーステアリング装置。

[5] 前記動力伝達機構のハウジングは、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、又はマグネシゥム合金力形成されていることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。

[6] 前記動力伝達機構のハウジングは、少なくとも前記ブラシレスモータの接続部近傍にリブを配置して、ることを特徴とする請求項 2乃至 5の、ずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。

[7] 前記回転軸は、前記ハウジングに対して 4点接触式玉軸受を介して支持されていることを特徴とする請求項 1乃至 6に記載の電動式パワーステアリング装置。

[8] 前記ウォームの歯面と、それに嚙合する前記ウォームホイールの歯面とに予圧を付与するウォーム予圧機構を設けたことを特徴とする請求項 1乃至 7に記載の電動式パワーステアリング装置。前記回転軸は、その両端 2力所を前記ハウジングに対して軸受により支持されており、

前記モータ側で支持する軸受は 4点接触式玉軸受であることを特徴とする請求項 1 乃至 8のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。