JP4309222B2 - モータ及びパワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明はモータに係り、例えば電動パワーステアリング装置のように発生する振動の伝播を抑えることが求められるモータの構造に関するものである。

従来、車両のステアリングの操作力に対する補助力としてモータが用いられた電動パワーステアリング装置がある。この電動パワーステアリング装置は、車両のコラムに設けられたモータ取付面に対してモータ（モータハウジング）が固定されている。

ところで、モータは回転するために振動の発生がやむを得ない。このため、パワーステアリング装置の補助力として用いられる場合、その振動がステアリングホイールに伝播されないようにする、即ちモータから取付け面への振動伝播を抑えることが求められている。

例えば、特許文献１には、電動モータと減速機構のハウジングとの間に弾性体を介在させ、電動モータのケース等に発生した振動が減速機構のハウジングで増幅されて大きな騒音が発生する可能性を低減させる構造が開示されている。また、特許文献２には、モータヨークのフランジ面と、これと対向するブラケットの取付け面の全域に粘弾性材よりなるシートを介在させた状態で取付けボルトで締結し、モータヨーク自体の振動を低減させ、モータヨークからブラケットへの振動伝達を低減する構造が開示されている。
特開平１１−１９８８２９号公報 特開２００１−２５１８０７号公報

しかしながら、特許文献１の構造では、フロート部材が全モータの重量を保持する必要があり、フロート部材が大きな物になるという問題がある。特許文献２の構造では、軸方向においてはモータヨークはフロートされるが、径方向においてはモータハウジングと金属接触するので、振動が伝播し、振動抑制効果が小さいという問題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型で軸方向及び径方向にフロートして振動の伝播を抑えることができるモータ、及びそのモータを備えたパワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、略筒状に形成され、開口部に径方向外側に向かって延びるフランジを有するモータヨークと、前記開口部を閉止し、前記フランジと対向する固定部と、前記モータヨークの内周面と対向する環状壁部とを有するエンドフレームと、前記モータヨークと前記エンドフレームとを締結する締結部材と、前記フランジと前記固定部、及び前記内周面と前記環状壁部とを離間させるように弾性支持する弾性部材と、を備え、前記モータヨークには、その内側にマグネットが保持されるとともに、該モータヨークの開口端内側にその開口方向に向けて拡開するように形成された拡開部が形成され、前記弾性部材は、前記拡開部の内側面と、前記環状壁部における前記モータヨークの内周面と対向する外周面と、前記固定部の面とに挟まれて圧縮され、該弾性部材により前記モータヨークの内周面と前記環状壁部の外周面とが離間され、その離間距離は前記マグネットと該マグネットの内側に保持される回転子との距離より小さく設定された。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のモータにおいて、前記拡開部は、開口方向に向けてテーパ状に拡開するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータにおいて、前記弾性部材は、前記開口部の開口方向において、開口部端部で径方向の圧縮代を有するとともに、反開口方向に向けて径方向の圧縮代が大きくなるように形成されている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータにおいて、前記弾性部材はＯリングである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載のモータにおいて、前記弾性部材は、前記固定部と前記フランジとの間に介在される第１弾性部と、前記環状壁部と前記モータヨークの内周面との間に介在される第２弾性部と、から構成されてなる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載のモータにおいて、前記第１弾性部は、平板環状に形成され、前記第２弾性部は、前記第１弾性部の内側端部より軸方向に沿って筒状に延出形成されてなる。

請求項７に記載の発明は、請求項５記載のモータにおいて、前記第１弾性部は前記固定部と前記フランジとに挟まれるゴム製のパッキンであり、前記第２弾性部は前記環状壁部の外周面に周方向に沿って形成された溝に収容されたＯリングである。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のうちの何れか一項に記載のモータを備え、該モータにてステアリングホイールの操舵力を補助するようにしたことを特徴とするパワーステアリング装置である。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、弾性部材がモータヨークのみをフローティング支持するため、その弾性部材を小さくすることができる。

また、略筒状に形成された振動しやすいモータヨークを軸方向と径方向とにおいてエンドフレームから離間させるため、そのエンドフレームとの金属接触が防止され、大きな振動抑制効果が得られる。

また、開口方向に向けた拡開形成された拡開部に弾性部材を設定することで、弾性部材が径方向及び軸方向に圧縮され、両方向にてモータヨークがフローティング支持される。
また、弾性部材が拡開部の内側面と環状壁部の外周面との間で圧縮され、モータヨークが径方向にフローティング支持される。また、弾性部材が拡開部の内側面と固定部の面との間で圧縮され、モータヨークが軸方向にフローティング支持される。

請求項２に記載の発明によれば、拡開部をテーパ状に形成することで、その拡開部の形成が容易である。また、拡開部をテーパ状に形成することで、その拡開部を精度よく形成することができ、それによって圧縮される弾性部材の圧縮代の把握が可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、圧縮による弾性部材の逃げ場がないと同時に、反開口方向のエンドフレームとモータヨークが近接する位置では弾性部材の径方向の圧縮代が大きいので、モータヨークの径方向のフローティングを確実に行うことができる。また、開口部端部位置においては弾性部材の反開口部側端部の圧縮代は小さいので、該弾性部材を挟むモータヨークの装着が容易に実施できる。

請求項４に記載の発明によれば、Ｏリングよりなる弾性部材は装着が容易であり、一般的な材料に比べてコストの増加が抑えられる。
請求項５に記載の発明によれば、第１弾性部がモータヨークのフランジとエンドフレームの固定部との間で圧縮され、モータヨークが軸方向にフローティング支持される。第２弾性部がモータヨークの内周面と環状壁部の外周面との間で圧縮され、モータヨークが径方向にフローティング支持される。

請求項６に記載の発明によれば、平板環状に形成された第１弾性部がモータヨークのハウジングとエンドフレームの固定部との間で圧縮され、モータヨークが軸方向にフローティング支持される。筒状に形成された第２弾性部がモータヨークの内周面と環状壁部の外周面との間で圧縮され、モータヨークが径方向にフローティング支持される。更に、第１弾性部と第２弾性部とが一体形成されているため、装着が容易である。

請求項７に記載の発明によれば、弾性部材を軸方向用と径方向用とに分離したので、確実に両方向にてフローティング支持される。
請求項８に記載の発明によれば、ステアリングホイールにおいて振動が小さく、小体格の電動パワーステアリング装置が得られる。

本発明によれば、小型で軸方向及び径方向にフロートして振動の伝播を抑えたモータ、及びそのモータを備えたパワーステアリング装置を提供することができる。

（第一実施形態）
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図面に従って説明する。
図４は、電動パワーステアリング装置の一部斜視図である。

パワーステアリング装置１は、運転者により操舵されるステアリングホイール２の正逆回転はステアリングコラム３を介して出力軸４に伝達され、該出力軸４の正逆回転がラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して転舵輪（何れも図示せず）に伝達されるようになっている。

ステアリングコラム３には電動パワーステアリング装置用モータ５が取着されている。モータ５は、ステアリングホイール２の操舵力と回転方向に基づいて駆動され、このモータ５の回転力がステアリングコラム３に設けられた図示しないギヤによってステアリングホイール２の操舵力に加えられ、その合成力によって出力軸４及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して転舵輪が操舵される。

図１に示すように、モータ５は、モータハウジング１１と、該モータハウジング１１内に回転可能に保持されるロータ（回転子）１２とを備えている。モータハウジング１１は、略有底筒形状に形成されたモータヨーク１３と、該モータヨーク１３の開口部を閉止するエンドフレーム１４とから構成されている。

モータヨーク１３内にはマグネットホルダ１５が嵌入され、該マグネットホルダ１５には複数のマグネット１６が保持されている。それらのマグネット１６の内側には、回転子１２が回転可能に支持されている。即ち、回転子１２には回転軸１７が備えられ、その回転軸１７の両端がモータヨーク１３及びエンドフレーム１４にそれぞれ設けられた軸受１８，１９を介して回転可能に支持されている。

回転軸１７にはコンミテータ（整流子）２０が一体回転可能に設けられている。エンドフレーム１４には、ブラシ装置２１が配設され、該ブラシ装置２１に保持されたブラシ２２がコンミテータ２０に摺接されている。

エンドフレーム１４は、モータヨーク１３と略同一の外径を有する収容部２３と、該収容部２３から径方向外側に向かって突出形成された第１固定部２４ａと第２固定部２４ｂ（図２参照）とを備えている。また、エンドフレーム１４には、収容部２３からモータ５の軸線方向に沿って延びる略筒状の環状壁部２４ｃが設けられている。

環状壁部２４ｃは、その外径がモータヨーク１３の内径よりも小さく形成されている。従って、環状壁部２４ｃは、エンドフレーム１４にモータヨーク１３が取着された際に該モータヨーク１３内に挿入される。

第１固定部２４ａには、モータ５の軸方向に沿ってネジ穴２５が形成され、第２固定部２４ｂには、同様に軸方向に沿って該第２固定部２４ｂを貫通する取付孔２６が形成されている。

収容部２３には、エンドフレーム１４側から凹部２３ａが形成され、該凹部２３ａにブラシ装置２１が収容されている。ブラシ装置２１は、弾性部材としてのフローティングゴム２７とカラー２８を介してネジ２９にてエンドフレーム１４にフローティング支持されている。

回転軸１７の先端はエンドフレーム１４から突出しており、その部分がジョイント３０が圧入され、そのジョイント３０を介して回転軸１７がステアリングコラム３に設けられたギヤと連結される。

モータヨーク１３とエンドフレーム１４との固定について説明する。
モータヨーク１３には、その開口部に径方向外側に向かって延びるフランジ３１が形成されている。モータヨーク１３の開口部内側面は、開口方向に向けてその内径を拡開して拡開部３２が形成されている。拡開部３２は、開口方向に向けて拡開形成されている。この拡開部３２は、例えばプレスにより形成されている。

図３に示すように、フランジ３１は、周方向所定位置の外形端が径方向外側に向かって突出形成されており、その突出部分と環状部とにより複数の固定部３３が形成されている。固定部３３は、エンドフレーム１４の第１固定部２４ａと対向する位置に形成されている。各固定部３３には、該各固定部３３をモータ５の軸方向に貫通する取付孔３４が形成されている。そして、この取付孔３４に挿通した締結部材としてのネジ３５を第１固定部２４ａのネジ穴２５に螺合して、エンドフレーム１４にモータヨーク１３が取着される。

モータヨーク１３とエンドフレーム１４との間には全周にわたって弾性部材としてのパッキン４１が介在されている。パッキン４１は、断面がＬ字状に形成され、薄い円環状に形成された第１弾性部４２と、該第１弾性部４２の内側端部からモータ５の軸方向に沿って筒状に延出形成された第２弾性部４３とから構成されている。

第１弾性部４２は、モータヨーク１３において環状壁部２４ｃより外側の面と、エンドフレーム１４のフランジ３１との間に介在される。第２弾性部４３は、環状壁部２４ｃより外側の面と、拡開部３２の面と、環状壁部２４ｃの外周面とに囲まれた空間に収容されると共に、各面により挟まれている。拡開部３２の開口端側内径は、第２弾性部４３の外径よりも大きく形成されている。

モータヨーク１３は、弾性部材としてのグロメット４５とカラー４６を介してネジ３５にてエンドフレーム１４にフローティング支持されている。
カラー４６は、ネジ３５が挿通される筒部と、図２に示すように、略長方形状に形成されたフランジ部とから構成されている。

グロメット４５は、カラー４６と同様に、筒状に形成されカラー４６が挿通される筒部と、略長方形状に形成されたフランジ部とから構成されている。筒部の外径はモータヨーク１３の固定部３３に形成された取付孔３４の内径と略同一に形成され、内径はカラー４６の筒部の外径と略同一に形成されている。その筒部は、グロメット４５と、パッキン４１の第１弾性部４２とをモータ５の軸方向に圧縮するように設定された長さを持つ。

従って、カラー４６が第１固定部２４ａに当接するようにネジ３５を第１固定部２４ａのネジ穴２５にねじ込むと、パッキン４１の第１弾性部４２とグロメット４５の筒部とが圧縮され、モータヨーク１３は、パッキン４１の第１弾性部４２とグロメット４５の筒部及びフランジ部によってフローティング支持される。

この時、パッキン４１の第２弾性部４３は、エンドフレーム１４の第１固定部２４ａ及び環状壁部２４ｃと、モータヨーク１３の拡開部３２とにより圧縮される。そして、拡開部３２が開口方向に向けて拡開されているため、第２弾性部４３は、拡開部３２に接触する先端が圧縮され、環状壁部２４ｃは、モータ５の径方向内側に向かって力を受ける。この力により、エンドフレーム１４の環状壁部２４ｃが径方向内側に湾曲される。従って、モータヨーク１３は、モータ５の径方向にパッキン４１の第２弾性部４３によってフローティング支持される。更に、エンドフレーム１４の環状壁部２４ｃが取付により発生する力によって内側に湾曲され、環状壁部２４ｃがモータヨーク１３内周面から離間され、確実に径方向にフローティングされる。

更に、図１に示すように、モータヨーク１３の内周面とエンドフレーム１４の環状壁部２４ｃの外周面との距離Ｌ１は、マグネット１６と回転子１２との距離Ｌ２に比べて小さく設定されている。従って、モータヨーク１３の軸中心とエンドフレーム１４の軸中心とがずれても、モータヨークの内周面と環状壁部２４ｃとが先に係合するため、回転子１２とマグネット１６とが干渉しない。

上記したように、この実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）モータ５は、弾性部材としてパッキン４１を備えている。パッキン４１は、略筒状に形成されたモータヨーク１３の開口端に形成されたフランジ３１とエンドフレーム１４の第１固定部２４ａとの間と、モータヨーク１３の内周面とエンドフレーム１４に形成された環状壁部２４ｃとの間に介在され、それらを離間させるように弾性支持する。

従って、パッキン４１がモータヨーク１３のみをフローティング支持するため、そのパッキン４１を小さくすることができる。また、パッキン４１は、略筒状に形成され振動しやすいモータヨーク１３を軸方向と径方向においてエンドフレーム１４から離間させるため、そのエンドフレーム１４とモータヨーク１３との間の金属接触が防止され、大きな振動抑制効果を得ることができる。

（２）モータヨーク１３の開口端には、その開口方向に向けて拡開するように拡開部３２が形成され、パッキン４１の第２弾性部４３がその拡開部３２の内側面にて圧縮される。従って、拡開部３２によりパッキン４１の第２弾性部４３が径方向及び軸方向に圧縮されるため、両方向にてモータヨーク１３を確実にフローティング支持することができる。

（３）平板環状に形成された第１弾性部４２がモータヨーク１３のフランジ３１とエンドフレーム１４の固定部２４ａとの間で圧縮され、モータヨーク１３を軸方向にフローティング支持することができる。筒状に形成された第２弾性部４３がモータヨーク１３の内周面と環状壁部２４ｃの外周面との間で圧縮され、モータヨーク１３を径方向にフローティング支持することができる。更に、第１弾性部４２と第２弾性部４３とが一体形成されているため、装着が容易である。

（第二実施形態）
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図面に従って説明する。
尚、第一実施形態と同じ部材については同じ符号を付してそれの詳細な説明を省略する。

図５は、本実施形態の電動パワーステアリング装置用モータ５０の縦断面図であり、図６はモータ５０の側面図である。
このモータ５０は、第一実施形態のモータ５に換えて図４のステアリングコラム３に取着される。

モータ５０は、モータハウジング５１と、該モータハウジング５１内に回転可能に保持されるロータ（回転子）１２とを備えている。モータハウジング５１は、略有底筒形状に形成されたモータヨーク５２と、該モータヨーク５２の開口部を閉止するエンドフレーム１４とから構成されている。

図７に示すように、モータヨーク５２の固定部５３には、径方向内側に向かってＵ字状の切り欠き部５４が形成されており、各切り欠き部５４にはカラー４６及びグロメット４５が嵌め込まれる。各切り欠き部５４は、嵌め込まれた各カラー４６及びグロメット４５の中心が、モータ５０の軸中心から等距離であるように形成されている。

図５に示すように、モータ５０には、リング状の弾性部材としてＯリング５５が備えられている。Ｏリング５５は、環状壁部２４ｃより外側の面と、拡開部３２の面と、環状壁部２４ｃの外周面とに囲まれた空間に収容されると共に、各面により挟まれている。

Ｏリング５５は、エンドフレーム１４の第１固定部２４ａ及び環状壁部２４ｃと、モータヨーク５２の拡開部３２とにより圧縮される。そして、拡開部３２が開口方向に向けて拡開されているため、Ｏリング５５は、その先端側及び外周側が拡開部３２によって圧縮され、モータ５０の径方向内側及び軸方向に向かって力を受ける。この力により、モータヨーク５２がエンドフレーム１４に対して軸方向に弾性支持されるとともに、エンドフレーム１４の環状壁部２４ｃに対して径方向に弾性支持される。即ち、モータヨーク５２は、モータ５０の径方向及び軸方向にＯリング５５によってフローティング支持される。

上記したように、この実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）Ｏリング５５は、装着が容易であり、一般的な材料（例えばパッキン）に比べて入手しやすく、コストの増加を抑えることができる。

（２）Ｏリング５５が拡開部３２とエンドフレーム１４と環状壁部２４ｃとの間に配設され、拡開部３２はモータヨーク１３の開口端内側に形成されているため、モータヨーク１３の開口端は、エンドフレーム１４から軸方向に向かって離間されるとともに、環状壁部２４ｃから径方向外側に向かって離間される。このため、環状壁部２４ｃとモータヨーク１３の中心が一致する、即ちエンドフレーム１４の中心とモータヨーク１３の中心とを容易に一致させることができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記各実施形態を適宜変更して実施しても良い。
例えば、図８（ａ）に示すモータ６０に具体化する。このモータ６０は、弾性部材として、第１弾性部として機能する環板状のパッキン６１と、第２弾性部材として機能するＯリング６２とから構成されている。パッキン６１は、モータヨーク６３のフランジ６４とエンドフレーム１４との間に介在され、モータ６０の軸方向においてモータヨーク５２をフローティング支持する。Ｏリング６２は、エンドフレーム１４の環状壁部２４ｄに周方向に沿って延びるように形成された溝２４ｅに収容され、該環状壁部２４ｃとモータヨーク６３の内周面との間に介在され、モータ６０の径方向においてモータヨーク５２をフローティング支持する。このように構成した場合、弾性部材を弾性部材を軸方向用と径方向用とに分離したので、確実に両方向にてフローティング支持される。また、それぞれの弾性部（パッキン６１とＯリング６２）は形状が単純であるため、コストを低く抑えることができる。

また、図８（ｂ）に示すモータ７０に具体化する。このモータ７０はモータヨーク７１を備え、そのモータヨーク７１の開口部内側面は、開口方向に向けてその内径を拡開してテーパ状に拡開部７２が形成されている。拡開部７２の開口端側内径は、第２弾性部４３の外径と略等しく形成されている。従って、拡開部７２のテーパ面は、第２弾性部４３の外周面と接触する。このため、第２弾性部４３は、基端から先端にかけて軸方向の全域において圧縮されるとともに、先端ほど圧縮代が大きくなる。このため、第２弾性部４３は、圧縮により逃げ場が無いので、より確実にモータヨーク５２を径方向にフローティング支持することができる。また、テーパ状に形成した拡開部７２により、第２弾性部４３は、その反開口端側部分、即ち基端部分における圧縮代が小さい。即ち、モータヨーク７１は、拡開部７２の開口部端部における第２弾性部４３の圧縮代が小さいので、モータヨーク７１をエンドフレーム１４に装着する際にモータ７０の軸方向に加える力が小さくてよく、第２弾性部４３を挟むモータヨーク７１の装着を容易に実施することができる。

○上記第一実施形態において、エンドフレーム１４に形成したネジ穴２５の軸中心からの距離と、モータヨーク１３に形成した取付孔３４の軸中心からの距離とが異なるように形成する。例えば、軸中心からネジ穴２５の中心までの距離を、軸中心から取付孔３４までの距離よりも小さくする。このように構成すると、エンドフレーム１４にモータヨーク１３を取着するネジ３５によって各ネジ３５が挿通されるグロメット４５の軸中心側が圧縮されるため、そのエンドフレーム１４の中心とモータヨーク１３の中心とを容易に一致させることができる。

○上記各実施形態のモータを、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。

第一実施形態のモータの縦断面図。 モータの側面図。 モータヨークの側面図。 電動パワーステアリング装置の一部斜視図。 第二実施形態のモータの縦断面図。 モータの側面図。 モータヨークの側面図。 （ａ）（ｂ）は別のモータの一部断面図。

符号の説明

２…ステアリングホイール、５，５０，６０，７０…モータ、１４…エンドフレーム、１３，５２，６３，７１…モータヨーク、２４ａ，３３，５３…固定部、２４ｃ，２４ｄ…環状壁部、２４ｅ…溝、３１，６４…フランジ、３２，７２…拡開部、４１，６１…パッキン、４２…第１弾性部、４３…第２弾性部、５５，６２…Ｏリング。

Claims (8)

1. 略筒状に形成され、開口部に径方向外側に向かって延びるフランジを有するモータヨークと、
   前記開口部を閉止し、前記フランジと対向する固定部と、前記モータヨークの内周面と対向する環状壁部とを有するエンドフレームと、
   前記モータヨークと前記エンドフレームとを締結する締結部材と、
   前記フランジと前記固定部、及び前記内周面と前記環状壁部とを離間させるように弾性支持する弾性部材と、を備え、
   前記モータヨークには、その内側にマグネットが保持されるとともに、該モータヨークの開口端内側にその開口方向に向けて拡開するように形成された拡開部が形成され、
   前記弾性部材は、前記拡開部の内側面と、前記環状壁部における前記モータヨークの内周面と対向する外周面と、前記固定部の面とに挟まれて圧縮され、該弾性部材により前記モータヨークの内周面と前記環状壁部の外周面とが離間され、その離間距離は前記マグネットと該マグネットの内側に保持される回転子との距離より小さく設定されたことを特徴とするモータ。
2. 前記拡開部は、開口方向に向けてテーパ状に拡開するものであることを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記弾性部材は、前記開口部の開口方向において、開口部端部で径方向の圧縮代を有するとともに、反開口方向に向けて径方向の圧縮代が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記弾性部材はＯリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
5. 前記弾性部材は、前記固定部と前記フランジとの間に介在される第１弾性部と、前記環状壁部と前記モータヨークの内周面との間に介在される第２弾性部と、から構成されたことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載のモータ。
6. 前記第１弾性部は、平板環状に形成され、
   前記第２弾性部は、前記第１弾性部の内側端部より軸方向に沿って筒状に延出形成されてなることを特徴とする請求項５記載のモータ。
7. 前記第１弾性部は前記固定部と前記フランジとに挟まれるゴム製のパッキンであり、
   前記第２弾性部は前記環状壁部の外周面に周方向に沿って形成された溝に収容されたＯリングであることを特徴とする請求項５記載のモータ。
8. 請求項１〜７のうちの何れか一項に記載のモータを備え、該モータにてステアリングホイールの操舵力を補助するようにしたことを特徴とするパワーステアリング装置。

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