JP3672232B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両のステアリングの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置に用いられるモータである回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は従来の電動パワーステアリング装置用のモータ３０が用いられている様子を示す斜視図である。このモータ３０は、コラム２の端部に取り付けられたギヤボックス３に連結されている。
【０００３】
図１８は図１７のモータ３０の側断面図である。
このモータ３０は、円筒状のヨーク４と、このヨーク４内に対向して固定された４極の界磁永久磁石５と、ヨーク４の軸受収納部６に収納された第１の軸受７により一端が回転自在に支持された出力軸８と、この出力軸８に固定されたアマチュア９と、出力軸８の他端部に固定された整流子１０と、この整流子１０の表面にスプリング１１の弾性力により当接したブラシ１２と、このブラシ１２を保持したブラシホルダ１３と、ねじ１４によりヨーク４と一体化されたハウジング１５と、ハウジング１５の中心部に固定され出力軸８の他端を回転自在に支持した第２の軸受１６と、出力軸８の先端部に、圧入、固定され、また先端面が第２の軸受１６に当接したボス３１と、リード線１９が貫通したグロメット２０とを備えている。
アマチュア９は、軸線方向に延びた複数のスロットを有するコア２１と、スロットに導線が重巻方式で巻回されて構成された巻線２２とを備えている。
【０００４】
図１９は図１８のボス３１の側断面図であり、このボス３１は、一端部に出力軸８の先端部が圧入、圧着される圧入孔３４を有しているとともに、他端部に圧入孔３４よりも内径が大きく入力軸２３とスプライン係合される係合部であるスプライン穴３６を有している。
圧入孔３４の内周全面には軸線方向に延びた凹凸部３７が形成されている。
ボス３１は、主成分の鉄系金属にモリブデン、ニッケルが含有し焼入れ後の硬度が例えばＨＲＣ３０の高い硬度の焼結金属材料で構成され、金型内で、加圧、高温下で燒結、形成される。
【０００５】
上記構成のモータ３０では、リード線１９から整流子１０に当接するブラシ１２を介して電流を巻線２２に供給することにより、アマチュア９は電磁作用により、出力軸８とともに回転する。この出力軸８の先端部はボス３１の圧入孔３４に圧入され、またボス３１のスプライン穴３６に入力軸２３がスプライン結合されているので、出力軸８の回転トルクは入力軸２３に伝達され、ステアリング２４の操舵力のアシストに供される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のモータ３０では、出力軸８の先端部をボス３１の圧入孔３４に圧入する際に、圧入孔３４の凹凸部３７のうち特に凸部で出力軸８の先端部が削られてしまい、その削りかすがハウジング１５を介してヨーク４内に入って磁石５とコア２１との間に詰まり、アマチュア９が回転できなくなるといった問題点があった。なお、組み立てラインにおいて、この削りかすが他のモータにも付着して同様のことを生じるといった問題点もあった。
【０００７】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、軸の削りかすに起因したロックが防止される回転電機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機では、筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた軸と、この軸に固定されたアマチュアと、前記軸の端部が圧入された圧入孔を有するボスとを備え、前記圧入孔の内周面には軸線方向に延びた凹凸部が形成されているとともに、前記圧入孔の周縁部には、前記軸が前記圧入孔に圧入するときに生じる削りかすを収めるポケット部が形成されている。
【０００９】
この発明の請求項２に係る回転電機では、圧入孔とポケット部との間に圧入孔からポケット部に向かって径方向に拡大した傾斜面である面取り部が設けられている。
【００１１】
この発明の請求項３に係る回転電機では、軸は、端部に設けられ圧入孔よりも小径で軸が圧入孔に圧入される際の案内をするガイド部を有している。
【００１２】
この発明の請求項４に係る回転電機では、ボスの回転を介して軸の回転を検知する検知手段を備えている。
【００１３】
この発明の請求項５に係る回転電機では、検知手段は、ボスの外周に円周方向に間隔をおいて形成された複数の切欠き部と、前記ボスの周囲に設けられ前記切欠き部を検出する検出素子とを備えている。
【００１４】
この発明の請求項６に係る回転電機では、切欠き部の間隔は不均等である。
【００１５】
この発明の請求項７に係る回転電機では、切欠き部には、半径方向の深さが異なる切欠き部が含まれている。
【００１６】
この発明の請求項８に係る回転電機では、ボスは鉄系焼結材で構成され、検出素子は電磁ピックアップである。
【００１７】
この発明の請求項９に係る回転電機では、検出素子は切欠き部を通過した光を検出する光ピックアップである。
【００１８】
この発明の請求項１０に係る回転電機では、ボスの回転を検知する検知手段が備えられており、この検知手段は、ボスの外周に取り付けられた磁石と、この磁石の磁界を検出するホール素子である。
【００１９】
この発明の請求項１１に係る回転電機では、磁石の片側は、ホール素子が取り付けられた取付け板で覆われている。
【００２０】
この発明の請求項１２に係る回転電機では、回転電機はステアリングに回転力を伝達するステアリング装置用のモータである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一例である電動パワーステアリング装置用のモータについて説明するが、従来と同一または相当部材は同一符号を付して説明する。
図１は回転電機であるモータ１の側断面図である。
このモータ１は、円筒状のヨーク４と、このヨーク４内に対向して固定された４極の界磁永久磁石５と、ヨーク４の軸受収納部６に収納された第１の軸受７により一端が回転自在に支持された出力軸８と、この出力軸８に固定されたアマチュア９と、出力軸８の他端部に固定された整流子１０と、この整流子１０の表面にスプリング１１の弾性力により当接したブラシ１２と、このブラシ１２を保持したブラシホルダ１３と、ねじ１４によりヨーク４と一体化されたハウジング１５と、ハウジング１５の中心部に固定され出力軸８の他端を回転自在に支持した第２の軸受１６と、出力軸８の先端部に、圧入、固定され、また先端面が第２の軸受１６に当接したボス４０と、リード線１９が貫通したグロメット２０とを備えている。
【００２２】
図２は図１のボス４０の側断面図、図３は図２のボス４０の箇所Ａの拡大図で、ボス４０は、一端部に出力軸８の先端部が圧入、圧着される圧入孔４１を有しているとともに、他端部に圧入孔４１よりも内径が大きく入力軸２３とスプライン係合されるスプライン穴３６を有している。図４は出力軸８のボス４０側の端部で、この端部は先端側のガイド部４３及び圧入部４４が形成されている。ガイド部４３の直径Ｄ１は圧入部４４の直径Ｄ２よりも小さい。これらの直径Ｄ１、Ｄ２と、圧入孔４１の内径寸法Ｄとの関係は、Ｄ＜Ｄ２、Ｄ＞Ｄ１の関係にある。ガイド部４３は出力軸８の先端部が圧入孔４１に圧入される際に円滑に圧入されるように案内するものであり、直径Ｄ１が内径寸法Ｄに出来るだけ近い寸法で、かつガイド部４３の軸線方向の寸法を長くすることで、ボス４０の中心軸線と出力軸８の中心軸線との交差が防止され、出力軸８の先端部はより円滑に圧入孔４１に圧入される。
【００２３】
圧入孔４１の内周全面には軸線方向に延びた凹凸部３７が形成されている。この圧入孔４１の出力軸８が入力される側にはポケット部４２が設けられている。このポケット部４２はボス４０の端面に向かって径寸法が拡大するように傾斜している。
ボス４０は、主成分の鉄系金属にモリブデン、ニッケルが含有し焼入れ後の硬度が例えばＨＲＣ３０の高い硬度の焼結金属材料で構成され、金型内で、加圧、高温下で燒結、形成される。
【００２４】
上記構成のモータ１では、リード線１９から整流子１０に当接するブラシ１２を介して電流を巻線２２に供給することにより、アマチュア９は電磁作用により、出力軸８とともに回転する。この出力軸８の先端部はボス４０の圧入孔４１に圧入され、またボス４０のスプライン穴３６に入力軸２３がスプライン結合されているので、出力軸８の回転トルクは入力軸２３に伝達され、ステアリング２４の操舵力のアシストに供される。
【００２５】
この実施の形態１のモータ１では、圧入孔４１の出力軸８が入力される側にはポケット部４２が形成されているので、出力軸８の先端部をボス４０の圧入孔４１に圧入する際に、圧入孔４１の凹凸部３７のうち特に凸部で出力軸８の端部が削られて削りかすが生じるものの、その削りかすはポケット部４２に収まり、その削りかすに起因してモータ１をロックさせてしまうといったことは防止される。
【００２６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２のボス５０の側断面図、図６は図５のＢの箇所の拡大図で、この実施の形態２のボス５０では、圧入孔４１とポケット部５２との間には段差が無く、３０度の角度で面取り部５１が設けられている。この面取り部５１の外径寸法Ｄ４は、削りかすをポケット部５２に円滑に収めるためには、圧入孔４１の内径寸法Ｄ３よりも大きくするのが望ましい（Ｄ４≧Ｄ３）。なお、角度３０度は一例であり、この値に限定されるものではない。
この実施の形態２のボス５０では、面取り部５１を設けたことにより、実施の形態１のボス４０と比較して出力軸８の削りかすが出にくく、より円滑にポケット部５２に収めることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３のモータ５５の断面図、図８は図７のボス５６の側断面図、図９は図８のボス５６の正面図である。
この実施の形態３では、ボス５６にフランジ５８が形成されている。フランジ５８の外周部には等分間隔で切欠き部５９が形成されている。このボス５６は、主成分の鉄系金属にモリブデン、ニッケルが含有した焼結金属材料で構成されている。ハウジング１５にはフランジ５８に対向して配置された電磁ピックアップ６０が固定されている。ここで、切欠き部５９と検出素子である電磁ピックアップ６０でボス５６の回転を検知する検知手段を構成している。
【００２８】
この実施の形態３では、切欠き部５９の有無でフランジ５８と電磁ピックアップ６０との間の磁気回路が変化し、その変化を検出することで、ボス５６、出力軸８の回転を検出することができる。
なお、図１０のボス５６はフランジ５８の複数の切欠き部５９の一部が接近して形成されている例である。この例では、検出素子として第１の電磁ピックアップと第２の電磁ピックアップとを周方向に間隔をおいて設け、検出信号周期が早くなる最初の検出信号を第１の電磁ピックアップが検出したか、第２の電磁ピックアップが検出したかで、出力軸８の回転方向を知ることができる。
電動パワーステアリング装置用のモータでは、このことからステアリング２４の回転方向が分かり、ステアリング２４の戻し制御等にとって極めて有用な信号となる。また、検出信号の個数をカウントすることで、ステアリング２４の角度を知ることもできる。
【００２９】
また、図１１のボス５６は切欠き部５９に浅い切欠き部６１が含まれている例である。図１０のボス５６の場合には、ステアリング２４の回転が急に速くなったりすると、本来的に検出信号周期が長い箇所でも検出信号周期が短い箇所と同じとなり、ステアリング２４の回転方向を正しく検出できない場合がある。それに対して、図１１のボス５６の例では、複数の切欠き部６１に浅い切欠き部６１を含ませ、一箇所検出信号の大きさを変えることで、ステアリング２４の回転が急に速くなった場合でも正しくステアリング２４の回転方向を検出することができる。
なお、深さの深い切欠き部をボスの中心軸線から半径方向の距離が短い箇所に設けられた検知素子である光センサで検出し、深さの浅い切欠き部を半径方向の距離が長い距離に設けられた光センサで検出するようにしてもよい。
【００３０】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４の電動パワーステアリング装置用のモータ６５の断面図、図１３は図１２のボス６６の側断面図、図１４は図１３のボス６６の正面図である。
この実施の形態では、円柱形状のボス６６の外周面に複数の切欠き部６７を形成した点が実施の形態３と異なり、この例でも実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５の電動パワーステアリング装置用のモータ７０の断面図である。
この実施の形態５では、電磁ピックアップ６０の代わりに検出素子である光ピックアップ７１を用いている点が実施の形態３のモータ５５と異なる。この光ピックアップ７１では、切欠き部５９の有無により生じる光の断続を検出するものである。この例でも実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６の電動パワーステアリング装置用のモータ７５の断面図である。
この実施の形態６では、ハウジング１５にねじ７９でドーナツ形状の取付け板７７が取り付けられている。この取付け板７７には検出素子であるホール素子７６が取り付けられている。ボス５６のフランジ５８の外周面には間隔をおいて複数個の磁石７８が取り付けられている。ここでは、ホール素子７６と磁石７８とでボス５６の回転を検知する検知手段を構成している。なお、磁石はリング状の磁石として、これに複数極の着磁をしても良い。
この実施の形態６では、ホール素子７６が磁石７８からの磁界を検出することで出力軸８の回転を検出している。また、磁石７８に異物が付着されないように、磁石７８の片側は取付け板７７で覆われている。
この例でも実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施の形態において、切欠き部の数を多くすればそれだけ検知精度が高くなり、また切欠き部の代わりにボスに凸部を形成してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１に係る回転電機によれば、筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた軸と、この軸に固定されたアマチュアと、前記軸の端部が圧入された圧入孔を有するボスとを備え、前記圧入孔の周縁部には、前記軸が前記圧入孔に圧入するときに生じる削りかすを収めるポケット部が形成されているので、削りかすがアマチュアとヨークとの間に詰まりアマチュアが回転出来なくなるといったことを防止することができる。
また、圧入孔の内周面に軸線方向に延びた凹凸部が形成されているので、ボスは軸と確実、強固に結合される。
【００３４】
また、この発明の請求項２に係る回転電機によれば、圧入孔とポケット部との間に圧入孔からポケット部に向かって径方向に拡大した傾斜面である面取り部が設けられているので、削りかすが出にくく、より確実にポケット部に導かれる。
【００３６】
また、この発明の請求項３に係る回転電機によれば、軸は、端部に設けられ圧入孔よりも小径で軸が圧入孔に圧入される際の案内をするガイド部を有しているので、軸は圧入孔に円滑に同軸に圧入される。
【００３７】
また、この発明の請求項４に係る回転電機によれば、ボスの回転を介して軸の回転を検知する検知手段を備えているので、軸の回転を簡単に検知することができる。
【００３８】
また、この発明の請求項５に係る回転電機によれば、検知手段は、ボスの外周に円周方向に間隔をおいて形成された複数の切欠き部と、前記ボスの周囲に設けられ前記切欠き部を検出する検出素子とを備えているので、軸の回転を簡単な構成で簡単に検知することができる。
【００３９】
また、この発明の請求項６に係る回転電機によれば、切欠き部の間隔は不均等であるので、軸の回転方向を簡単に検知することができる。
【００４０】
また、この発明の請求項７に係る回転電機によれば、切欠き部には、半径方向の深さが異なる切欠き部が含まれているので、例えばステアリングの回転が急に速くなった場合でも、ステアリングの回転方向を正確に検知することができる。
【００４１】
また、この発明の請求項８に係る回転電機によれば、ボスは鉄系焼結材で構成され、検出素子は電磁ピックアップであるので、軸の回転を簡単な構成で、かつ安価で検知することができる。
【００４２】
また、この発明の請求項９に係る回転電機によれば、検出素子は切欠き部を通過した光を検出する光ピックアップであるので、軸の回転を簡単な構成で、かつ安価で高精度に検知することができる。
【００４３】
また、この発明の請求項１０に係る回転電機によれば、ボスの回転を検知する検知手段が備えられており、この検知手段は、ボスの外周に取り付けられた磁石と、この磁石の磁界を検出するホール素子であるので、軸の回転を簡単な構成で、かつ安価で高精度に検知することができる。
【００４４】
また、この発明の請求項１１に係る回転電機によれば、磁石の片側は、ホール素子が取り付けられた取付け板で覆われているので、磁石に削りかすが付着することが防止され、軸の回転をより正確に検知することができる。
【００４５】
また、この発明の請求項１２に係る回転電機によれば、回転電機はステアリングに回転力を伝達するステアリング装置用のモータであるので、削りかすがアマチュアとヨークとの間に詰まりアマチュアが回転出来なくなるといったことを防止でき、モータの回転を検出し、ステアリング戻し制御等に利用できるなど、安全で安価、高機能のステアリング装置用のモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図２】 図１ボスの断面図である。
【図３】 図２のＡの箇所の拡大図である。
【図４】 図１の出力軸の端部の側面図である。
【図５】 この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図６】 図５のＢの箇所の側面図である。
【図７】 この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図８】 図７のボスの断面図である。
【図９】 図７のボスの正面図である。
【図１０】 ボスの他の例を示す正面図である。
【図１１】 ボスのさらに他の例を示す正面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図１３】 図１２のボスの側断面図である。
【図１４】 図１２のボスの正面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態６の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図１７】 従来の電動パワーステアリング装置用のモータが用いられている様子を示す斜視図である。
【図１８】 図１７の電動パワーステアリング装置用のモータの側断面図である。
【図１９】 図１８のボスの側断面図である。
【符号の説明】
５５，６５，７０，７５ モータ、４ ヨーク、８ 出力軸、９ アマチュア、３７ 凹凸部、４０、５０，５６ ボス、４１ 圧入孔、４２,５２ ポケット孔、４３ ガイド部、５１ 面取り部、５９，６７ 切欠き部、７１ 光ピックアップ、７６ ホール素子、７８ 磁石、７７ 取付け板。

Claims (12)

1. 筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた軸と、この軸に固定されたアマチュアと、前記軸の端部が圧入された圧入孔を有するボスとを備え、前記圧入孔の内周面には軸線方向に延びた凹凸部が形成されているとともに、前記圧入孔の周縁部には、前記軸が前記圧入孔に圧入するときに生じる削りかすを収めるポケット部が形成されている回転電機。
2. 圧入孔とポケット部との間には圧入孔からポケット部に向かって径方向に拡大した傾斜面である面取り部が設けられている請求項１に記載の回転電機
3. 軸は、端部に設けられ圧入孔よりも小径で軸が圧入孔に圧入される際の案内をするガイド部を有している請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. ボスの回転を介して軸の回転を検知する検知手段を備えている請求項１ないし請求項３の何れかに記載の回転電機。
5. 検知手段は、ボスの外周に円周方向に間隔をおいて形成された複数の切欠き部と、前記ボスの周囲に設けられ前記切欠き部を検出する検出素子とを備えている請求項４に記載の回転電機。
6. 切欠き部の間隔は不均等である請求項５に記載の回転電機。
7. 切欠き部には、半径方向の深さが異なる切欠き部が含まれている請求項５または請求項６に記載の回転電機。
8. ボスは鉄系焼結材で構成され、検出素子は電磁ピックアップである請求項５ないし請求項７の何れかに記載の回転電機。
9. 検出素子は切欠き部を通過した光を検出する光ピックアップである請求項５ないし請求項７の何れかに記載の回転電機。
10. 検知手段は、ボスの外周に取り付けられた磁石と、この磁石の磁界を検出するホール素子である請求項４に記載の回転電機。
11. 磁石の片側は、ホール素子が取り付けられた取付け板で覆われている請求項１０に記載の回転電機。
12. 回転電機はステアリングに回転力を伝達するステアリング装置用のモータである請求項１ないし請求項１１の何れかに記載の回転電機。

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