JP2005318744A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】 ステータの内径真円度などの機械的精度を向上することによってロストルク変動を低減することができる電動モータを備えた電動パワーステアリング装置の提供。
【解決手段】 モータカバーに回転自在に支持されたロータ２４と、このロータの外周に固定された回転駆動用永久磁石２８と、前記回転駆動用永久磁石に対向しつつ、前記モータカバーのモータヨークの内周面に固定されたモータステータ３０と、を備えてなり、当該ステータが前記モータヨーク内周面に挿入された後、前記ステータの前記ロータ側の内周面に研削加工を施したことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両運転者による手動操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に係わり、特に、操舵補助力を発生する電動モータを、ロストルク変動が少ないように改良してなる電動パワーステアリング装置に関するものであり、さらに詳しくは、電動パワーステアリングの組立方法の改良に関するものである。

車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車機構により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車両の操舵を行うように構成したものが知られている。

この電動パワーステアリング装置に用いる電動モータは、ブラシ付きモータが主流であったが、近年、出力の向上と更なる効率の改善のため、ブラシレスモータに移行しつつある。

電動パワーステアリング装置では、ハンドルのセンターフィールを向上させることが望まれているが、センター付近でのトルクループ応答性が不足しているので、機械的ないし電磁気的なロストルクが発生する。

ロストルクとは、モータの出力トルクのうちモータの構造に基づく摩擦損失及び電磁気的な要因に基づく損失であり、このようなトルク損は、直進走行時に僅かな操舵が行われた時、操舵方向に対して意図しない力が付加されたり反対方向の力が付加されたりして、操舵感覚を悪化させる。特に、ロストルク変動が大きいと、このトルク変動が振動となってステアリングに伝わるという問題がある。そこで、電動パワーステアリング装置用モータでは、ロストルク変動が極力少ないことが要求されている。

ロストルク変動を低減させる手段として、特開昭６２−１１０４６８号公報、特開２００１−２７５３２５号のように、ステータ突極数とロータ磁石磁極数との組み合せによって、ロストルク変動を小さくするものが知られている。特開２００３−２５０２５４号公報では、この手法によってロストルク変動を低減させた電動モータを備えてなる電動パワーステアリング装置が開示されている。
特開昭６２−１１０４６８号公報 特開２００１−２７５３２５号公報 特開２００３−２５０２５４号公報

既述の特許文献記載の発明によって、理論的にはロストルク変動は減少するが、実際には、ロストルク変動の程度はステータの内径真円度などの機械的・構造的な精度に依存する割合が大きく、特に、ステータをヨーク部に組み付ける際にステータ内径真円度やステータとロストルクの同軸度の精度が低下してしまって、公知技術のものだけではロストルク変動を十分低減することができなかった。

そこで、この発明は、モータステータの内径真円度などの機械的精度を向上することによってロストルク変動を低減することができる電動モータを備えた電動パワーステアリング装置の提供を目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は、ステアリングホイールに与えられた操舵トルクに対応して、電動ブラシレスモータが補助トルクを発生して、当該補助トルクが減速機を介して操舵機構の出力軸に伝達されるように構成された電動パワーステアリング装置において、前記ブラシレスモータは、モータカバーに回転自在に支持されたロータと、このロータの外周に固定された回転駆動用永久磁石と、前記回転駆動用永久磁石に対向しつつ、前記モータカバーのモータヨークの内周面に固定されたモータステータと、を備えてなり、当該ステータが前記モータヨーク内周面に挿入された後、前記ステータの前記ロータ側の内周面に、ステータの真円度やステータとロータとの同軸度などの機械的精度を向上するための研削加工が施されている、ことを特徴とするものである。

本発明によれば、モータステータをモータヨークに挿入された後に、研削加工がされているために、ステータをヨーク部に組み付ける際にステータ内径真円度やステータとロストルクの同軸度の精度が低下してしまっても、これを補償することができる。したがって、ロストルク変動を低減することができる電動モータを備えた電動パワーステアリング装置を提供することができる。

他の請求項に係わる発明は、前記モータカバーは、前記モータヨークと、前記フロントフランジと、前記モータの減速機構と反対側であるリア部のリアカバーと、に分割されてなり、前記モータヨークのリア側又はフロント側の開放端から前記ステータを当該モータヨーク内に挿入し、当該ステータ内周面が前記研削加工された後に、前記リアカバー、及びフロントフランジが前記モータヨークに装着されてなる、ことを特徴とするものである。このようにすることによって、モータステータをモータヨークに圧入した後に、ステータ内面を研削加工しやすくできる。

さらに、他の請求項に係わる発明は、既述のブラシレスモータであることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明は、ステアリングホイールに与えられた操舵トルクに対応して、電動ブラシレスモータが補助トルクを発生して、当該補助トルクが減速機を介して操舵機構の出力軸に伝達されるように構成された電動パワーステアリング装置の組立方法において、前記ブラシレスモータのステータをモータカバーのモータヨーク内周面に挿入した後、前記ステータの前記ロータ側の内周面に研削加工を施し、次いで、ロータを前記モータカバーに回転自在に支持するようにしたことを特徴とし、更に好ましくは、前記モータカバーを、前記モータヨークと、前記フロントフランジと、前記ブラシレスモータの減速機構と反対側であるリア部のリアカバーと、に分割し、前記モータヨークのリア側又はフロント側の開放端から前記ステータを当該モータヨーク内に挿入し、当該ステータ内周面が前記研削加工された後に、前記リアカバー、及びフロントフランジが前記モータヨークに装着するようにした。

図１に電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータの断面図を示す。モータカバー１０は、モータヨーク１２とフロントフランジ１４から構成されている。減速機側のモータヨークの端部は小フランジ１６からなり、この小フランジ１６がボルト１８によってフロントフランジ１４に固定されている。フロントフランジは、ギアハウジングに、図示しないボルト等の固着手段によって固定されている。

モータヨークのリア側中心とフロントフランジの中心には、それぞれ転がり軸受の収容部があり、ここに転がり軸受２０,２２の外輪外周面が圧着される。ロータ２４の先端と後端付近が転がり軸受の内輪に圧着されていることより、ロータがモータハウジング１０に対して回転自在に支持される。

ロータ２４の外周面とロータコア２６とが一体回転するように両者が固定され、このロータコアの径方向の外周面には、ロータの回転駆動用の永久磁石（ロータマグネット）２８が装着されている。この永久磁石から僅かな隙間を介してモータステータ３０がモータヨーク内周面に固定されている。このステータは、図２の斜視図に示すように筒状をもって、バックヨーク部３２とこのバックヨーク部から円周の中心方向に向かって突設された複数のティース３４とからなり、隣り合うティース間に電気子巻線用の溝３６が形成されている。このティースの内周面38は、ロータとの微小間隔が均一になるように研削加工が施される。

図１に戻り説明すると、符号４０はリング状のセンシング磁石であり、符号４２で示されるホール素子がセンシング磁石の磁界を検出してロータの回転角度を検出している。符号４４はホール素子を前記センシング磁石に臨むようにモータヨーク内で円周状に固定するための固定手段である。

ロータ２４はフロントフランジ１４から突出しており、図３に示すように、この突出部分はウォーム５０のスプライン結合部５２にスプライン嵌合している。このウォームは、ギヤハウジング５１に軸受５３により回転自在に支持されてなり、かつウォームにはウォームギヤ減速機構のウォームホイール５４が噛合している。このウォームホイールはステアリングホイールに結合された入力軸に連結された出力軸５６に固定されている。

図４は本発明に係わる電動ブラシレスモータの断面図であり、図１と異なるのは、モータカバーのリア側が、モータヨークと別体のリアカバー６０から構成された点である。このリアカバー６０のモータヨーク側に、軸方向に所定幅を持った円周状の溝６２が形成され、この溝内にモータヨーク１２のリア側端部が係合するようにされている。

次に、図４の電動モータの組立の順番について説明する。先ずモータヨーク１２の外周面をチャックした状態で、モータヨークを回転させながら、その内周面を真円状に研削加工する。次いで、モータヨークのリア側の開放端７２からステータ３０をモータヨーク１２内に圧入し、モータヨーク外周面をチャックした状態でこれを回転させ、ステータ内周面を正確に真円状に研削加工する。

次いで、モータヨークのフロント側の開放端７０から、ホールＩＣ４２を環状に固定する脚状部材４４が挿入され、モータヨークのフロント側内周面に固定される。モータヨークのフロント側の小フランジ１６がボルト１８によってフロントフランジ１４に固定される。

次いで、フロントフランジ１４の中心には転がり軸受が圧着されており、ロータコア２６とリング状のセンシング磁石２８が固定されたロータ２４を圧入し、さらに、リアカバー６０をモータヨーク１２に係合する。この時、リアカバー６０の中心に圧入された転がり軸受２０がロータ２４の後端に圧装される。なお、モータヨーク研磨、ステータ圧入、リアカバー設置、ロータ設置、フロントフランジ設置の順でも良い。

このようにして組み立てられたブラシレスモータでは、モータヨークにステータが組みつけられた後に、ステータ内面が研削加工されてステータの真円度と、ステータのロータに対する同軸度に係わる精度を出すようにしているために、ステータをヨークに組みつけられる際に低下することになるステータの真円度や同軸度等の機械的精度の低下を回避できる。これによりロストルク変動の低減を図り、コギングの少ない良好なステアリング操作感覚を達成することができる。

モータ諸元等によるが一般的に、ステータ内径の真円からのずれ（δ）の最大値とステアリングのコギングの関係が、δ＝２００μｍの時のコギング感を１とすると、δ＝１００μｍになると、その感覚の割合は０．５になり、δ＝５０μｍとなると０．２５になる。ステータの真円度に係わる精度の向上、すなわち、真円からのずれが少なくなるほどコギングの改善効果が顕著であることが知られている。

なお、従来のようにフロントフランジ以外のモータカバーを、リアカバーとモータヨークとの２ピースにし、モータヨークのリア側が開放できるようにすることにより、ステータを研磨した際の研磨屑を容易に除去できるという効果も達成できる。

電動パワーステアリング用ブラシレスモータの従来構造を示す断面図である。 モータステータの斜視図である。 電動パワーステアリングの一部構造を示す断面図である。 本発明に係わる電動パワーステアリング用ブラシレスモータの断面図である。

符号の説明

１０ モータカバー、１２ モータヨーク、１４ フロントフランジ、２４ ロータ、２６ ロータコア、２８ ロータマグネット、３０ モータステータ、６０ リアカバー

Claims (5)

1. ステアリングホイールに与えられた操舵トルクに対応して、電動ブラシレスモータが補助トルクを発生して、当該補助トルクが減速機を介して操舵機構の出力軸に伝達されるように構成された電動パワーステアリング装置において、
   前記ブラシレスモータは、モータカバーに回転自在に支持されたロータと、このロータの外周に固定された筒状の回転駆動用永久磁石と、前記回転駆動用永久磁石に対向しつつ、前記モータカバーのモータヨークの内周面に固定されたモータステータとを備えてなり、
   当該ステータが前記モータヨーク内周面に挿入された後、前記ステータの前記ロータ側の内周面に研削加工が施されてなる、電動パワーステアリング装置。
2. 前記モータカバーは、前記モータヨークと、フロントフランジと、前記ブラシレスモータの減速機構と反対側であるリア部のリアカバーと、に分割されてなり、前記モータヨークのリア側又はフロント側の開放端から前記ステータを当該モータヨーク内に挿入し、当該ステータ内周面が前記研削加工された後に、前記リアカバー、及び前記フロントフランジが前記モータヨークに装着されてなる、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は２記載のブラシレスモータ。
4. ステアリングホイールに与えられた操舵トルクに対応して、電動ブラシレスモータが補助トルクを発生して、当該補助トルクが減速機を介して操舵機構の出力軸に伝達されるように構成された電動パワーステアリング装置の組立方法において、
   前記ブラシレスモータのステータをモータカバーのモータヨーク内周面に挿入した後、前記ステータの前記ロータ側の内周面に研削加工を施し、次いで、ロータを前記モータカバーに回転自在に支持するようにした、電動パワーステアリング装置の組立方法。
5. 前記モータカバーを、前記モータヨークと、前記フロントフランジと、前記ブラシレスモータの減速機構と反対側であるリア部のリアカバーと、に分割し、前記モータヨークのリア側又はフロント側の開放端から前記ステータを当該モータヨーク内に挿入し、当該ステータ内周面が前記研削加工された後に、前記リアカバー、及び前記フロントフランジが前記モータヨークに装着するようにした、請求項４記載の電動パワーステアリング装置の組立方法。
   
   

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