JP2014234920A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の外輪がホルダ部の内周に衝突する異音を無くしたモータを提供する。
【解決手段】ホルダ部５４ｃ、５６の内周にテーパ状の第１テーパ面５６を形成し、出力軸３８の径方向において、第１テーパ面５６および転がり軸受８１の外輪間に保持部材５７、５８を介挿し、保持部材の外周に第１テーパ面５６に接触するテーパ状の第２テーパ面５７ａ、５８ａを形成し、保持部材の内周に転がり軸受８１の外輪の外周に接触する円筒状の嵌合面５７ｃ、５８ｃを形成し、転がり軸受８１の外輪の端面に接触するフランジ部５７ｄ、５８ｄを保持部材に内径方向に突出して形成し、保持部材は、第１テーパ面５６に倣って第２テーパ面および嵌合面が径方向に縮小する縮小機能を有し、第１テーパ面５６に第２テーパ面が接触する方向に保持部材をフランジ部を介して押し付ける弾性部材９５を設けた。
【選択図】 図５

Description

本発明は、モータに関する。

従来の車両用のパワーステアリング装置として、運転手のハンドル操作をパワーアシストするために、図６（特許文献１）に示すような電動モータ１３０を使用したものがある。

電動モータ１３０は、モータケース１５０と、モータケース１５０の内周に嵌合固定されたステータ１３１と、ステータ１３１の内周に配置されたロータ１３５と、ロータ１３５の内周に嵌合固定された出力軸１３８と、モータケース１５０内に配置され、出力軸１３８を回転可能に支持する転がり軸受１８０、１８１とからなっている。

モータケース１５０は、カップ形状で円筒形状を有するケース本体１５１と、ケース本体１５１に嵌合され、スポット溶接で固定された取付けプレート１７０と、ケース本体１５１の開口側に嵌合された蓋プレート１６０とからなっている。

ケース本体１５１にカップ形状の第１ホルダ部１５１ａが形成され、第１ホルダ部１５１ａの内周に転がり軸受１８１の外輪が嵌合されている。蓋プレート１６０にカップ形状の第２ホルダ部１６０ａが形成され、第２ホルダ部１６０ａの内周に転がり軸受１８０の外輪が嵌合されている。転がり軸受１８１の外輪を嵌合できるように、第１ホルダ部１５１ａの内周および転がり軸受１８１の外輪間に隙間が存在する。転がり軸受１８０の外輪を嵌合できるように、第２ホルダ部１６０ａの内周および転がり軸受１８０の外輪間に隙間が存在する。

特開２０１２−９０４９６号公報

ステータ１３１およびロータ１３５間に磁力による吸引力が発生し、前記隙間が存在するため、転がり軸受１８１の外輪が第１ホルダ部１５１ａの内周に衝突したり、転がり軸受１８０の外輪が第２ホルダ部１６０ａの内周に衝突したりして異音が発生する。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的するところは、転がり軸受の外輪がホルダ部の内周に衝突する異音を無くしたモータを提供することである。

上記課題を解決するためのモータは、内部に一対のカップ形状のホルダ部を設けたモータケースと、前記一対のホルダ部間で前記モータケースの内周に取付けられたステータと、前記一対のホルダ部に嵌合された一対の転がり軸受と、前記モータケースに前記一対の転がり軸受を介して回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸と一体となって、前記ステータに対して回転するロータとを有し、前記ホルダ部に前記転がり軸受の外輪を嵌合し、前記転がり軸受の内輪に前記出力軸を嵌合したモータにおいて、前記ホルダ部の内周に前記出力軸の軸方向に径が徐々に小さくなるテーパ状の第１テーパ面を形成し、前記出力軸の径方向において、前記第１テーパ面および前記転がり軸受の前記外輪間に保持部材を介挿し、前記保持部材の外周に前記第１テーパ面に接触するテーパ状の第２テーパ面を形成し、前記保持部材の内周に前記転がり軸受の前記外輪の外周に接触する円筒状の嵌合面を形成し、前記転がり軸受の前記外輪の端面に接触するフランジ部を前記保持部材に内径方向に突出して形成し、前記保持部材は、前記第１テーパ面に倣って前記第２テーパ面および前記嵌合面が径方向に縮小する縮小機能を有し、前記第１テーパ面に前記第２テーパ面が接触する方向に前記保持部材を前記フランジ部を介して押し付ける弾性部材を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、弾性部材によって第１テーパ面に第２テーパ面が接触する方向に保持部材が押圧され、保持部材は第１テーパ面に倣って嵌合面の径が縮小するので、ホルダ部に保持部材が当接し、保持部材に転がり軸受が当接するので、転がり軸受の外輪がホルダ部の内周に衝突する異音を無くしたモータを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる電動モータの内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる図２のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態にかかる図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施形態にかかる図２の要部拡大図である。 従来のモータの内部構造を示す断面図である。

本発明の一例である実施形態を、図１乃至図５にもとづいて説明する。図１は、電動パワーステアリング装置の概略構成図、図２は、電動モータの内部構造を示す断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図２の要部拡大図である。

図１に示すように電動パワーステアリング装置１０は、ハンドル２１に一端が回転連結されたコラム機構２０と、コラム機構２０の他端に回転連結されたインターミディエイトシャフト３９と、インターミディエイトシャフト３９の他端に回転連結されたラックアンドピニオン機構４０とを有する。ラックアンドピニオン機構４０は、左右両端に設けられたナックルアーム４６を介して転蛇輪４７に連結されている。電動パワーステアリング装置１０は、ハンドル２１の操作を、コラム機構２０、インターミディエイトシャフト３９、ラックアンドピニオン機構４０を介してナックルアーム４６に伝え、転蛇輪４７の向きを変える機能を持っている。また、コラム機構２０に設けられた電動モータ３０によって、パワーアシストする機能を持っている。

図１および図２に示すようにコラム機構２０は、ハンドル２１に一端が回転連結されたステアリングシャフト２２と、ステアリングシャフト２２の他端に回転連結された図略の中間軸と、インターミディエイトシャフト３９の一端に回転連結された出力軸２３と、中間軸および出力軸２３を回転連結するトーションバー２６と、トーションバー２６の捩れに応じてパワーアシストする電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸３８に回転連結されたウォームギヤ２５と、ウォームギヤ２５に噛合するウォームホイール２４と、中間軸および出力軸２３を回転可能に支持するギヤハウジング９２とを有する。ウォームホイール２４は、出力軸３８の外周に嵌合固定され、出力軸３８と一体回転する。トーションバー２６は、ハンドルトルクが増加すると捩れ角が増加する機能を有する。ウォームギヤ２５およびウォームホイール２４は、電動モータ３０の出力軸３８の回転を減速する機能を有する。

図１に示すようにラックアンドピニオン機構４０は、インターミディエイトシャフト３９の他端に回転連結されたピニオン軸４１と、ピニオン軸４１の回転軸線に対し交差する方向に移動するラック軸４３と、ラック軸４３の両端に連結されたタイロッド４５と、ピニオン軸４１を回転可能に支持するとともにラック軸４３を軸方向移動可能に支持する図略のラックハウジングとを有する。ピニオン軸４１にはピニオン歯４２が形成され、ラック軸４３にはラック歯４４が形成され、ピニオン歯４２およびラック歯４４は互いに噛合している。こうしてピニオン軸４１の回転運動は、ラック軸４３の軸方向運動に変換される。

図２乃至図５に示すように電動モータ３０は、モータケース５０と、モータケース５０の内周に嵌合固定されたステータ３１と、ステータ３１の内周に配置されたロータ３５と、ロータ３５の内周に嵌合固定された出力軸３８と、モータケース５０内に配置され、出力軸３８を回転可能に支持する転がり軸受８０、８１とからなっている。

出力軸３８は、両端に向かって小径となり、出力軸３８の他端側に第１段部３８ａが形成され、出力軸３８の一端側に第２段部３８ｂが形成されている。第１段部３８ａは転がり軸受８０の内輪に当接し、第２段部３８ｂは転がり軸受８１の内輪に当接する。

図２に示すようにステータ３１は、円筒形状の円筒部と、円筒部から内径側に延びる複数のティース３２と、各ティース３２に周囲に設けられたインシュレータ３３と、インシュレータ３３に巻回されたコイル３４とを有する。コイル３４は、円周方向に複数有し、複数のコイル３４に印加する電流のタイミングを互いにずらすことによって、回転磁界が発生する。円筒部およびティース３２は互いに一体的に作られた鉄製であり、インシュレータ３３は樹脂製である。

ロータ３５は、出力軸３８に嵌合固定されたロータコア３７と、ロータコア３７の外周に円周方向に複数配置されたマグネット３６とを有する。ロータコア３７は鉄製であり、マグネット３６は磁石である。コイル３４に電流を印加すると、ティース３２回りの磁力線が発生し、マグネット３６側の磁力線と吸引しあって、ロータ３５が回転する。

図２乃至図５に示すようにモータケース５０は、カップ形状で円筒形状を有するケース本体５１と、ケース本体５１の外周に固定された取付けプレート７０と、ケース本体５１の開口側に嵌合された蓋プレート６０と、ケース本体５１の外周に嵌合固定された円筒形状の補強部材６６とからなっている。補強部材６６は、ケース本体５１の軸方向においてステータ３１に対応する位置に設けられている。蓋プレート６０に電子制御装置９０が取付けられている。ケース本体５１、取付けプレート７０および蓋プレート６０は、いずれも鉄製であり、プレスで切り抜き、折り曲げることによって成形される。

ケース本体５１は、外径方向に延びる第１取付部５２と、円筒形状の大径円筒部５３ａと、大径円筒部５３ａより小径の中大径円筒部５３ｂと、中大径円筒部５３ｂより小径の中小径円筒部５３ｃと、中小径円筒部５３ｃより小径の小径円筒部５３ｄとが軸方向に順に形成されている。ケース本体５１のギヤハウジング９２側の底部には、外径方向に延びる第１底部５４ｃと、内径方向にテーパ状に延びる第１傾斜部５６と、外径方向に延びる第２底部５４ｂと、外径方向にテーパ状に延びる第２傾斜部５５と、外径方向に延びる第３底部５４ａとが外径方向に順に形成されている。

中大径円筒部５３ｂの内周には、ステータ３１が嵌合固定され、中大径円筒部５３ｂの外周には、補強部材６６が嵌合固定されている。中小径円筒部５３ｃの外周には、後述する第２円筒部７２が嵌合されている。第１傾斜部５６の内周には出力軸３８と同軸にテーパ状の第１テーパ面５６ａが形成され、第１テーパ面５６ａに保持部材５７、５８、５９が嵌合されている。第１テーパ面５６ａは、ロータ３５側に向けて徐々に径が小さくなる面を有している。

保持部材５７、５８、５９の外周には、第１テーパ面５６ａに接触する第２テーパ面５７ａ、５８ａ、５９ａが第１テーパ面５６ａと平行に形成されている。保持部材５７、５８、５９の内周には円筒状の嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃが出力軸３８の軸線と平行に形成され、嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃに転がり軸受８１の外輪の外周が嵌合されている。各嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃは、転がり軸受８１の外輪の外周と同一の曲率を有する。転がり軸受８１の内輪の内周には出力軸３８が圧入嵌合され、出力軸３８は転がり軸受８１、保持部材５７、５８、５９を介して第１傾斜部５６に回転可能に支持されている。

保持部材５７、５８、５９には、内径方向に延びるフランジ部５７ｄ、５８ｄ、５９ｄが形成され、フランジ部５７ｄ、５８ｄ、５９ｄは転がり軸受８１の外輪の端面に当接している。保持部材５７、５８、５９には、出力軸３８の軸方向に凹んだ受け面５７ｂ、５８ｂ、５９ｂが形成され、受け面５７ｂ、５８ｂ、５９ｂおよび第１底部５４ｃ間にウェーブワッシャ９５が介挿されている。ウェーブワッシャ９５の弾性力は、保持部材５７、５８、５９、転がり軸受８１、出力軸３８、転がり軸受８０を介して蓋プレート６０に伝えられる。ウェーブワッシャ９５の弾性力は、転がり軸受８０、８１に与圧として付与される。ウェーブワッシャ９５は、円周方向の３箇所で山ｐ、円周方向の３箇所で谷ｑを有する（図４）。

取付けプレート７０は、中小径円筒部５３ｃに嵌合される円筒形状の第２円筒部７２と、第２円筒部７２の軸方向の一端より外径方向に延びる円盤状の円盤部７１と、円盤部７１より外径方向に延びる第２取付部７４とを有する。第２取付部７４は、取付けプレート７０の円周方向において、計２カ所に形成されている。第２取付部７４は、取付ボルト９３を介してギヤハウジング９２に固定される。取付けプレート７０は、鉄製の板金を切り抜き、折り曲げ成形して第２取付部７４、第２円筒部７２、円盤部７１をそれぞれ形成したものである。

蓋プレート６０は、円筒形状の第３円筒部６４と、外径方向に延びる第１上部６３と、円筒形状の第４円筒部６２と、外径方向に延びる第２上部６１とを有する。第３円筒部６４の内周には転がり軸受８０が嵌合され、転がり軸受８０の内周には出力軸３８が嵌合され、出力軸３８は転がり軸受８０を介して第３円筒部６４に回転可能に支持されている。第２上部６１は、固定ねじ９１を介して第１取付部５２に取付けられる。

一対の転がり軸受８２、８３の外周がギヤハウジング９２に嵌合され、一対の転がり軸受８２、８３の内周にウォームギヤ２５が嵌合されている。ウォームギヤ２５は、出力軸３８と同軸に配置されている。ギヤハウジング９２に押さえ部材８６が螺合され、押さえ部材８６の一端が転がり軸受８２の端面に当接することによって、転がり軸受８２のギヤハウジング９２に対する抜けを防止している。転がり軸受８３の外周には、輪状で円周方向の一部に外径方向に膨らみを持たせたばね８７が嵌合され、ばね８７はギヤハウジング９２に嵌合されている。ギヤハウジング９２に樹脂製で円筒形状のリング８８が嵌め込まれ、さらに蓋部材８９が嵌め込まれている。リング８８および蓋部材８９によって、ギヤハウジング９２に対するばね８７の抜けを防止でき、ばね８７によって、ウォームギヤ２５が径方向に弾性支持される。

出力軸３８の一端には、樹脂製の第１カップリング部材８４が取付けられ、ウォームギヤ２５の他端には、樹脂製の第２カップリング部材８５が取付けられている。第１カップリング部材８４および第２カップリング部材８５の互いに向かい合う面には、歯と溝が円周方向に交互に形成されている。第１カップリング部材８４の歯と、第２カップリング部材８５の歯が互いに噛み合うことによって、出力軸３８の回転は、第１カップリング部材８４、第２カップリング部材８５を介してウォームギヤ２５に伝えられる。

次に上述した構成にもとづいて電動モータ３０の組立てについて説明する。

中大径円筒部５３ｂの外周に補強部材６６が嵌合固定される。

ケース本体５１の軸方向の一端側より軸方向に、ケース本体５１に対し取付けプレート７０を嵌め込む。すなわち、中小径円筒部５３ｃの外周に第２円筒部７２が嵌め込まれ、スポット溶接によって中小径円筒部５３ｃおよび第２円筒部７２を一体化することによって、ケース本体５１に取付けプレート７０が固定される。

第１底部５４ｃにウェーブワッシャ９５を載置し、ウェーブワッシャ９５に保持部材５７、５８、５９を載置する。

中大径円筒部５３ｂの内周にステータ３１が嵌合固定され、出力軸３８にロータ３５が嵌合固定され、出力軸３８の両端に転がり軸受８０、８１が嵌合される。

ケース本体５１の軸方向の他端側より軸方向に、ケース本体５１およびステータ３１に対し、出力軸３８、ロータ３５および転がり軸受８０、８１を挿入する。転がり軸受８１の外輪の外周は保持部材５７、５８、５９の嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃに嵌合され、保持部材５７、５８、５９の第２テーパ面５７ａ、５８ａ、５９ａは第１傾斜部５６の第１テーパ面５６ａに嵌合され、転がり軸受８１の外輪の一端側の端面はフランジ部５７ｄ、５８ｄ、５９ｄに当接する。

ケース本体５１の軸方向の他端側より軸方向に、ケース本体５１に対し蓋プレート６０を取付け、第１取付部５２を介して固定ねじ９１を第２上部６１に螺合させる。蓋プレート６０に電子制御装置９０が取付けられる。こうして、第３円筒部６４の内周に転がり軸受８０の外輪が嵌合され、ステータ３１の内周側にロータ３５が配置される。転がり軸受８０、８１にウェーブワッシャ９５による与圧が付与され、保持部材５７、５８、５９の第２テーパ面５７ａ、５８ａ、５９ａは第１傾斜部５６の第１テーパ面５６ａに押し付けられ、保持部材５７、５８、５９の嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃが内径方向に縮小する。保持部材５７、５８、５９の嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃが転がり軸受８１の外輪に当接する。ステータ３１およびロータ３５間に半径方向の吸引力が働いたときに、転がり軸受８１の外輪が保持部材５７、５８、５９の嵌合面５７ｃ、５８ｃ、５９ｃに衝突する異音を無くことができる。

ギヤハウジング９２に一対の転がり軸受８２、８３、ウォームギヤ２５およびウォームホイール２４が組付けられている状態において、ウォームギヤ２５の他端に第２カップリング部材８５を取付け、出力軸３８の一端に第１カップリング部材８４を取付ける。ウォームギヤ２５の軸方向の他端側より軸方向に、ギヤハウジング９２に対し電動モータ３０を接近させ、円盤部７１および第２取付部７４をギヤハウジング９２に密接させる。第２取付部７４を介して取付ボルト９３をギヤハウジング９２に螺合させ、ギヤハウジング９２に電動モータ３０が固定される。

続いて、電動モータ３０の動作について説明する。

複数のコイル３４には、電流が印加される。円周方向に複数あるコイル３４に印加する電流のタイミングを互いにずらすことによって、複数のコイル３４に回転磁界が発生する。回転磁界によって、ロータ３５が回転する。ステータ３１およびロータ３５間に磁力による吸引力が半径方向におよび円周方向に発生する。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上記実施形態では、転がり軸受８１の外周に保持部材５７、５８、５９を配置し、第１傾斜部５６の内周にテーパ状の第１テーパ面５６ａを形成し、保持部材５７、５８、５９および第１底部５４ｃ間にウェーブワッシャ９５が介挿した。他の実施形態として、転がり軸受８０の外周に保持部材５７、５８、５９を配置し、第３円筒部６４の内周にテーパ状の第１テーパ面を形成し、第３円筒部６４の他端部および保持部材５７、５８、５９間にウェーブワッシャを介挿しても良い。

上記実施形態では、転がり軸受８０、８１の与圧付与に、ウェーブワッシャ９５を用いた。他の実施形態として、転がり軸受８０、８１の与圧付与に、ゴム等の弾性部材を用いても良い。

３０：電動モータ（モータ）、３１：ステータ、３５：ロータ、３８：出力軸、５０：モータケース、５１：ケース本体、５４ｃ：第１底部（ホルダ部）、５６：第１傾斜部（ホルダ部）、５６ａ：第１テーパ面、５７：保持部材、５７ａ：第２テーパ面、５７ｃ：嵌合面、５７ｄ：フランジ部、５８：保持部材、５８ａ：第２テーパ面、５８ｃ：嵌合面、５８ｄ：フランジ部、５９：保持部材、５９ａ：第２テーパ面、５９ｃ：嵌合面、５９ｄ：フランジ部、６４：第３円筒部（ホルダ部）、８０：転がり軸受、８１：転がり軸受、９５：ウェーブワッシャ（弾性部材）

Claims (1)

1. 内部に一対のカップ形状のホルダ部を設けたモータケースと、前記一対のホルダ部間で前記モータケースの内周に取付けられたステータと、前記一対のホルダ部に嵌合された一対の転がり軸受と、前記モータケースに前記一対の転がり軸受を介して回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸と一体となって、前記ステータに対して回転するロータとを有し、前記ホルダ部に前記転がり軸受の外輪を嵌合し、前記転がり軸受の内輪に前記出力軸を嵌合したモータにおいて、
   前記ホルダ部の内周に前記出力軸の軸方向に径が徐々に小さくなるテーパ状の第１テーパ面を形成し、前記出力軸の径方向において、前記第１テーパ面および前記転がり軸受の前記外輪間に保持部材を介挿し、前記保持部材の外周に前記第１テーパ面に接触するテーパ状の第２テーパ面を形成し、前記保持部材の内周に前記転がり軸受の前記外輪の外周に接触する円筒状の嵌合面を形成し、前記転がり軸受の前記外輪の端面に接触するフランジ部を前記保持部材に内径方向に突出して形成し、前記保持部材は、前記第１テーパ面に倣って前記第２テーパ面および前記嵌合面が径方向に縮小する縮小機能を有し、前記第１テーパ面に前記第２テーパ面が接触する方向に前記保持部材を前記フランジ部を介して押し付ける弾性部材を設けたことを特徴とするモータ。

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