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公開番号2020099194
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2020012297
出願日20200129
発明の名称駆動装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人
主分類H02K 5/00 20060101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】搭載性に優れた駆動装置を提供する。
【解決手段】スルーボルト77は、第1フレームエンド75と第2フレームエンド76とを締結している。第1フレームエンド75は、径方向外側へ突き出す複数のフランジ部78を有する。第2フレームエンド76は、フランジ部78に対応して設けられ且つスルーボルト77によりフランジ部78と締結されている複数のフランジ部79を有する。第2フレームエンド76は、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物であるハウジング24に固定されるフランジ部46を有する。フランジ部78およびフランジ部79は、モータ部のシャフトの横断面においてステータ38に外接する仮想的な正方形SQ2の内側にある。フランジ部46は、仮想的な正方形SQ2から外側に向けて突出している。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項1】
電動パワーステアリング装置(11)の動力源として用いられる駆動装置であって、
ステータ(38)、当該ステータの内側に回転可能に設けられているロータ(39)、および、前記ロータと一体に回転するシャフト(41)、を有するモータ部(31)と、
前記モータ部の軸方向の一方に設けられ、前記モータ部への通電を制御する制御部(32)と、
前記モータ部と前記制御部との間に設けられ、前記制御部を保持し、前記シャフトを支持している第1フレームエンド(75)と、
前記モータ部に対し前記制御部とは反対側に設けられ、前記シャフトを支持している第2フレームエンド(76)と、
前記第1フレームエンドと前記第2フレームエンドとを締結している第1締結部材(77)と、
を備え、
前記第1フレームエンドは、径方向外側へ突き出す複数の第1フランジ部(78)を有し、
前記第2フレームエンドは、前記第1フランジ部に対応して設けられ且つ前記第1締結部材により前記第1フランジ部と締結されている複数の第2フランジ部(79)を有し、
前記第1フレームエンドまたは前記第2フレームエンドは、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物(24)に固定される第3フランジ部(46)を有し、
前記第1フランジ部および前記第2フランジ部は、前記シャフトの横断面において前記ステータに外接する仮想的な正方形(SQ2)の内側にあり、
前記第3フランジ部は前記仮想的な正方形から外側に向けて突出している駆動装置。
続きを表示(約 380 文字)【請求項2】
前記第1フランジ部および前記第2フランジ部は前記仮想的な正方形から内側に離間した位置にある請求項1に記載の駆動装置。
【請求項3】
前記第1締結部材は前記仮想的な正方形の内側にある請求項1または2に記載の駆動装置。
【請求項4】
前記第1締結部材の頭部は、当該第1締結部材が締結している前記第1フランジ部と前記第2フランジ部との並び方向において、少なくとも一部が前記ステータと重なっている請求項3に記載の駆動装置。
【請求項5】
前記第3フランジ部と前記取付対象物とを締結する第2締結部材(47)は、前記仮想的な正方形の外側にある請求項1〜4のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項6】
前記第2締結部材は前記仮想的な正方形から外側に離間した位置にある請求項5に記載の駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電動パワーステアリング装置に用いられる駆動装置に関する。
続きを表示(約 8,500 文字)【背景技術】
【0002】
従来、電動パワーステアリング装置に用いられる駆動装置が知られている。特許文献1には、操舵アシストトルクを発生するモータ部と、モータ部への通電を制御する制御部とが一体に設けられた機電一体型の駆動装置が開示されている。この駆動装置は、制御部の半導体モジュールを軸方向へ沿うように配置することによって、径方向体格を小さくしている。
【0003】
特許文献1に開示された駆動装置において、モータ部は、筒状のケースに収容されている。ケースの一端には、当該ケースと同一部材からなる第1フレームエンドが設けられている。ケースの他端には第2フレームエンドが設けられている。第2フレームエンドおよびケースは、径方向外側に突き出す3つのフランジ部を有している。第2フレームエンドのフランジ部は、ボルトによってケースのフランジ部に締結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2011−177001号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、駆動装置は、アシストトルクを伝達する部位の違いによってコラムアシスト型、ピニオンアシスト型、ラックアシスト型などの形式に大別される。コラムアシスト型の駆動装置はコラム軸近傍に設置される。ピニオンアシスト型の駆動装置はラックアンドピニオン機構近傍に設置される。ラックアシスト型の駆動装置はラック軸近傍に設置される。いずれの型式にせよ、駆動装置以外にも種々の装置が車両に取り付けられる昨今においては、各種装置の取り付けに必要なスペースを確保することが重要な課題である。
【0006】
特許文献1に開示された駆動装置は、制御部がケースの外径内に収まるように構成されている。これにより、制御部の径方向体格の小型化が実現している。その結果、フレームエンドおよびケースが径方向において最も外側に位置することになった。したがって、発明者は、駆動装置の搭載性を高めるには、フランジ部の位置を最適化する必要があると考えている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、搭載性に優れた駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による駆動装置は、モータ部(31)、制御部(32)、第1フレームエンド(75)および第2フレームエンド(76)を備える。モータ部は、ステータ(38)、当該ステータの内側に回転可能に設けられているロータ(39)、および、ロータと一体に回転するシャフト(41)を有する。制御部は、モータ部の軸方向の一方に設けられ、モータ部への通電を制御する。第1フレームエンドは、モータ部と制御部との間に設けられ、制御部を保持し、シャフトを支持している。第2フレームエンドは、モータ部に対し制御部とは反対側に設けられ、シャフトを支持している。
【0008】
駆動装置は、第1フレームエンドと第2フレームエンドとを締結している第1締結部材(77)をさらに備える。第1フレームエンドは、径方向外側へ突き出す複数の第1フランジ部(78)を有する。第2フレームエンドは、第1フランジ部に対応して設けられ且つ第1締結部材により第1フランジ部と締結されている複数の第2フランジ部(79)を有する。
【0009】
第1フレームエンドまたは第2フレームエンドは、径方向外側へ突き出し且つ外部の取付対象物(24)に固定される第3フランジ部(46)を有する。第1フランジ部および第2フランジ部は、シャフトの横断面においてステータに外接する仮想的な正方形(SQ2)の内側にある。第3フランジ部は前記仮想的な正方形から外側に向けて突出している。
【0010】
このように構成された駆動装置は、第1および第2フランジ部が上記仮想的な正方形の外側に位置するものと比べると、搭載性を高めることができる。
例えば、ラック軸と地面との間に設けられるラックアシスト型の場合、本発明によれば、上記仮想的な正方形の1つの辺と地面とが略平行となるように搭載することによって、ラック軸と地面との間の搭載スペースをケースまたはステータの外径近くまで小さくすることができる。
【0011】
これに対して、特許文献1に開示されているように第1および第2フランジ部が上記仮想的な正方形の外側に位置する駆動装置によると、1つ目のフランジ部と2つ目のフランジ部との間に地面が位置するように搭載しても、3つ目のフランジ部がラック軸と干渉する位置関係となる。そのため、ラック軸と地面との間の搭載スペースを大きくせざるを得ない。
【0012】
コラムアシスト型およびピニオンアシスト型においても同様のことが言える。すなわち、上記ラックアシスト型の説明における「地面」が、コラムアシスト型およびピニオンアシスト型の場合では「周辺装置」などに置き換わるだけである。
したがって、本発明による駆動装置は搭載性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の第1実施形態による駆動装置が用いられた電動パワーステアリング装置を示す図である。
図1の駆動装置の断面図である。
図2の駆動装置を矢印III方向から見た図である。
図3のIV−IV線断面図である。
本発明の第2実施形態による駆動装置を示す図であって、第1実施形態における図3に対応する図である。
本発明の第3実施形態による駆動装置を示す図であって、第1実施形態における図3に対応する図である。
本発明の第4実施形態による駆動装置の断面図であって、第1実施形態における図4に対応する図である。
図7の駆動装置を矢印VIII方向から見た図である。
本発明の第5実施形態による駆動装置の断面図であって、第1実施形態における図2に対応する図である。
図9の駆動装置を矢印X方向から見た図である。
本発明の第6実施形態による駆動装置の断面図であって、第1実施形態における図4に対応する図である。
図11の駆動装置を矢印XII方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。なお、第1〜第5実施形態は参考形態に相当する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による駆動装置を図1に示す。本実施形態の駆動装置10は、車両の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置11に用いられている。
【0015】
(電動パワーステアリング装置)
先ず、電動パワーステアリング装置11の構成について図1を参照して説明する。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置11は、ハンドル12、コラム軸13、ラックアンドピニオン機構14、ラック軸15、駆動装置10、減速機構16、ボールナット機構17およびタイロッド18等を備えている。
【0016】
運転者によるハンドル12の回転運動は、コラム軸13等を介してラックアンドピニオン機構14に伝達され、当該ラックアンドピニオン機構14によりラック軸15の直線運動に変換される。一方、駆動装置10のシャフト41の回転運動は、減速機構16を介してボールナット機構17に伝達され、当該ボールナット機構17によりラック軸15の直線運動に変換される。ラック軸15の直線運動は、タイロッド18を介して車輪19に伝達される。車輪19は、ラック軸15の直線運動の変位量に応じて向きを変える。
【0017】
減速機構16は、例えばベルト伝動式であり、駆動装置10のシャフト41に固定されている小プーリ21と、ボールナット機構17に固定されている大プーリ22と、小プーリ21および大プーリ22に巻き掛けられているベルト23とを備えている。減速機構16は、ボールナット機構17と共にハウジング24に収容されている。なお、減速機構16は、ベルト駆動式に限らず、例えば歯車式等の他の機構であってもよい。また、減速機構16に代えて、等速または増速して動力を伝達する機構が設けられてもよい。
【0018】
駆動装置10は、電動パワーステアリング装置11の動力源として用いられている。駆動装置10は、操舵アシストトルクを発生するモータ部31と、モータ部31への通電を制御する制御部32とが一体に設けられた機電一体型のアクチュエータである。本実施形態では、駆動装置10は、ラック軸15と地面Gとの間に設けられ、ハウジング24の外壁に固定されている。ハウジング24は「取付対象物」である。このように設けられる駆動装置10は、ラック軸15と地面Gとの間の限られたスペースに搭載可能とするため、特に径方向体格の小型化が要求される。
【0019】
(駆動装置)
次に、駆動装置の構成について図2〜図4を参照して説明する。
図2〜図4に示すように、駆動装置10は、モータ部31、制御部32、ケース33、第1フレームエンド34、第2フレームエンド35、制御部カバー36およびボルト37等を備えている。
モータ部31は、ステータ38と、ステータ38の内側に回転可能に設けられているロータ39と、ロータ39と一体に回転するシャフト41とを有する。
【0020】
制御部32は、モータ部31の軸方向の一方に設けられている。制御部32は、図示しないインバータを構成するパワーモジュールやマイコン等の電子部品を有し、各種センサからの信号に基づきモータ部31への通電を制御する。
ケース33は、筒状であり、モータ部31を収容している。ステータ38は、ケース33の内壁に例えば圧入等により固定されている。
【0021】
第1フレームエンド34は、モータ部31と制御部32との間に設けられ、制御部32を保持している。本実施形態では、第1フレームエンド34は、制御部32が発する熱を受容するヒートシンクとして機能する。つまり、第1フレームエンド34は、モータの外郭としての機能、および、ヒートシンクとしての機能を兼ね備えている。また、第1フレームエンド34は、その中央部に設けられた軸受42を介してシャフト41を支持している。
【0022】
第2フレームエンド35は、モータ部31に対し制御部32とは反対側に設けられている。また、第2フレームエンド35は、その中央部に設けられた軸受43を介してシャフト41を支持している。本実施形態では、第2フレームエンド35とケース33は同一部材である。
制御部カバー36は、カップ状であり、制御部32を収容するよう設けられている。本実施形態では、制御部カバー36は、例えば接着等により第1フレームエンド34に固定されている。
【0023】
第1フレームエンド34は、径方向外側へ突き出す4つのフランジ部44を有している。各フランジ部44は、周方向において等間隔に設けられている。
ケース33は、径方向外側へ突き出す4つのフランジ部45を有している。各フランジ部45は、周方向において等間隔に設けられている。フランジ部45は、フランジ部44に対応して設けられている。
【0024】
ボルト37は、第1フレームエンド34のフランジ部44とケース33のフランジ部45とを締結している。
フランジ部44およびフランジ部45は、シャフト41の横断面においてケース33に外接する仮想的な正方形SQ1よりも内側に位置する。
【0025】
第2フレームエンド35は、径方向外側へ突き出す2つのフランジ部46を有している。各フランジ部44は、周方向において等間隔に設けられている。フランジ部44は、ボルト47によりハウジング24に固定されている。本実施形態では、第2フレームエンド35は、正方形SQ1の1つの辺が地面Gと平行となるように、すなわち、2つのフランジ部44の間に地面Gが位置するように、ハウジング24に固定されている。
【0026】
(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、第1フレームエンド34は、径方向外側へ突き出す複数のフランジ部44を有する。ケース33は、フランジ部44に対応して設けられ且つボルト37によりフランジ部44と締結されている複数のフランジ部45を有する。フランジ部44およびフランジ部45は、シャフト41の横断面においてケース33に外接する仮想的な正方形SQ1よりも内側に位置する。
【0027】
このように構成された駆動装置10は、フランジ部が上記仮想的な正方形SQ1の外側に位置するものと比べると、搭載性を高めることができる。
ラック軸15と地面Gとの間に設けられるラックアシスト型の場合、本実施形態によれば、上記仮想的な正方形SQ1の1つの辺と地面Gとが略平行となるように搭載することによって、ラック軸15と地面Gとの間の搭載スペースをケース33の外径近くまで小さくすることができる。
【0028】
これに対して、例えばフランジ部が3つ設けられる形態であって、少なくとも1つのフランジ部が上記仮想的な正方形SQ1の外側に位置する形態によると、1つ目のフランジ部と2つ目のフランジ部との間に地面Gが位置するように搭載しても、3つ目のフランジ部がラック軸15と干渉する位置関係となる。そのため、ラック軸15と地面Gとの間の搭載スペースを大きくせざるを得ない。
したがって、第1実施形態による駆動装置10は搭載性に優れている。
【0029】
また、第1実施形態では、第1フレームエンド34は、制御部32が発する熱を受容するヒートシンクとして機能する。そのため、ヒートシンクを別途設ける形態と比べて部品点数が少なくなる。
【0030】
また、第1実施形態では、フランジ部44は、周方向において等間隔に4つ設けられている。そのため、フランジ部が3つ設けられる形態と比べて、1つのボルト37に加わる力が小さくなり、ケース33と第1フレームエンド34とを強固に固定できる。
【0031】
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態では、図5に示すように、第1フレームエンド51のフランジ部52は、周方向において等間隔に2つ設けられている。フランジ部52は正方形SQ1の内側に位置している。
このようにフランジ部52が2つであっても、正方形SQ1の内側に位置するように設けられることによって、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0032】
また、第2実施形態では、フランジ部52は、少なくとも一部が周方向において第2フレームエンド35のフランジ部46と重なるよう設けられている。
そのため、駆動装置10を軸方向から見たときのシルエットが小さくなり、搭載性を高めることができる。
【0033】
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態では、図6に示すように、第1フレームエンド55のフランジ部56は、周方向において等間隔に2つ設けられている。フランジ部56は正方形SQ1の内側に位置している。フランジ部56は、周方向において第2フレームエンド35のフランジ部46と完全に重なるよう設けられている。
そのため、第2実施形態と比べて駆動装置10を軸方向から見たときのシルエットがさらに小さくなり、搭載性をさらに高めることができる。
【0034】
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態では、図7および図8に示すように、第1フレームエンド61とケース62は同一部材から構成されている。第2フレームエンド63は、径方向へ突き出す4つのフランジ部64を有している。ケース62は、フランジ部64に対応する4つのフランジ部65を有している。ボルト37は、第2フレームエンド63のフランジ部64とケース62のフランジ部65とを締結している。フランジ部64、65は、仮想的な正方形SQ1よりも内側に位置する。
このようにフランジ部64が第2フレームエンド63に設けられる場合であっても、正方形SQ1の内側に位置するように設けられることによって、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0035】
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態では、図9および図10に示すように、ボルト37は、第2フレームエンド71のフランジ部72とケース73のフランジ部74とハウジング24とを締結している。つまり、フランジ部72およびフランジ部74は、第2フレームエンド71とケース73とを固定するための固定部であるとともに、駆動装置10をハウジング24に固定するための固定部でもある。
そのため、例えば第1実施形態のように駆動装置10をハウジング24に固定するためのフランジ部46を別途設ける場合と比べて、駆動装置10を軸方向から見たときのシルエットがさらに小さくなり、搭載性をさらに高めることができる。
【0036】
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態では、図11および図12に示すように、ケースは設けられていない。ステータ38は、第1フレームエンド75と第2フレームエンド76との間に挟まれることによって保持されている。「締結部材」としてのスルーボルト77は、第1フレームエンド75のフランジ部78と第2フレームエンド76のフランジ部79とを締結している。フランジ部78およびフランジ部79は、シャフト41の横断面においてステータ38に外接する仮想的な正方形SQ2よりも内側に位置する。
このようにケースが設けられず、また、第1フレームエンド75と第2フレームエンド76とが締結される場合であっても、フランジ部78およびフランジ部79が正方形SQ2の内側に位置するように設けられることによって、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0037】
[他の実施形態]
本発明の他の実施形態では、第1フレームエンドおよび第2フレームエンドの両方がケースとは別部材であってもよい。そして、第1フレームエンドのフランジ部とケースのフランジ部とがボルトにより締結されるとともに、第2フレームエンドのフランジ部とケースの別のフランジ部とがボルトにより締結されてもよい。または、第1フレームエンドおよび第2フレームエンドの一方のフランジ部とケースのフランジ部とがボルトにより締結されるとともに、第1フレームエンドおよび第2フレームエンドの他方がケースに例えば圧入により固定されてもよい。
【0038】
本発明の他の実施形態では、第1フレームエンドのフランジ部、第2フレームエンドのフランジ部、および、ケースのフランジ部は、周方向において不等間隔に設けられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【0039】
11・・・電動パワーステアリング装置 31・・・モータ部
32・・・制御部 33・・・ケース
34、51、55、61、75・・・第1フレームエンド
35、63、71、76・・・第2フレームエンド
37、77・・・ボルト 38・・・ステータ
39・・・ロータ 41・・・シャフト
44、52、56、64、72、78・・・フランジ部(第1フランジ部)
45、65、74、79・・・フランジ部(第2フランジ部)
77・・・スルーボルト(第1締結部材) SQ1、SQ2・・・正方形

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