JP2018068000A - 軸受保持構造およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータが取り付けられる被駆動体との同軸度を出しやすくする。【解決手段】モータのシャフトを回転自在に支持する転がり軸受２を保持する軸受保持構造であって、有底筒状のハウジング１と、モータを被駆動体に取り付けるための取付板３とを備える。ハウジング１は、貫通孔１ｃを持つ底部１ｂに転がり軸受２が嵌合される。取付板３はハウジング１の底部１ｂに固定される。ハウジング１は、転がり軸受２の外周面２ａと対向する円筒面１０ａと転がり軸受２の一端面２ｂに当接する支持面１０ｂとを底部１ｂに有する。取付板３は、ハウジング１に固定された状態で貫通孔１ｃと同軸上に位置する開口部３０を有するとともに、転がり軸受２の他端面２ｃを押圧する押圧面３２と転がり軸受２の外周面２ａに当接する当接面３１とを開口部３０の周囲に有する。【選択図】図２

Description

本発明は、シャフトを回転自在に支持する転がり軸受の保持構造、および、この軸受保持構造が適用されたモータに関する。

モータのシャフトは、転がり軸受の内輪に圧入固定され、この軸受がハウジングやエンドベル（以下「ハウジング等」という）に取り付けられることで回転自在に支持される。軸受をハウジング等に取り付ける構造としては、例えば、ハウジング等に形成された凹部に軸受を収容し、接着剤によって取り付ける構造が挙げられる。また、凹部に軸受を収容し、ハウジング等にプレートを固定して、凹部の底面とプレートとによって軸受を軸方向から挟持する構造も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１８３７０９号公報

軸受に支持されたシャフトの先端部は、上記の特許文献１のように、凹部からハウジング外部へ突設され、例えばギヤ等を介して負荷（例えば事務機器や車載電装機器など、以下「被駆動体」という）に連結される。モータを被駆動体に対して取り付ける場合に、上記の特許文献１のようにエンドベル（エンドケース）を用いる方法では、エンドベルの構造や形状が複雑化するという懸念がある。

これに対し、モータとは別体の取付板をハウジングに固定するとともに、その取付板を被駆動体に固定することで、モータを被駆動体に取り付ける方法であれば、上記の懸念は解消されうる。しかしながら、この場合にはモータと被駆動体との間に取付板という新たな部品が介在することになるため、ハウジングに対する取付板の位置精度を向上させることが重要となる。すなわち、取付板がモータに対して正確な位置に取り付けられていないと、モータを被駆動体に対して精度よく固定することが困難となり、同軸度を出すことができなくなってしまう。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、取付板を用いた軸受保持構造において、モータが取り付けられる被駆動体との同軸度を出しやすくすることを目的の一つとする。また、被駆動体との同軸度を出しやすくしたモータを提供することも目的の一つとする。なお、これらの目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示する軸受保持構造は、モータのシャフトを回転自在に支持する転がり軸受を保持する軸受保持構造であって、有底筒状に形成され、貫通孔を持つ底部に前記転がり軸受が嵌合されるハウジングと、前記ハウジングの前記底部に固定され、前記モータを被駆動体に取り付けるための取付板と、を備え、前記ハウジングは、前記転がり軸受の外周面と対向する円筒面と前記転がり軸受の一端面に当接する支持面とを前記底部に有し、前記取付板は、前記ハウジングに固定された状態で前記貫通孔と同軸上に位置する開口部を有するとともに、前記転がり軸受の他端面を押圧する押圧部と前記転がり軸受の前記外周面に当接する当接部とを前記開口部の周囲に有することを特徴としている。

（２）前記取付板は、複数の前記押圧部と複数の前記当接部とを有することが好ましい。
（３）前記取付板は、少なくとも三つの前記当接部を有することが好ましい。
（４）前記押圧部と前記当接部とが前記開口部の周囲に交互に配置されていることが好ましい。

（５）前記円筒面および前記支持面はいずれも、前記底部の中央部分が前記ハウジングの内方へ凹設された凹部の内面として設けられることが好ましい。
（６）ここで開示するモータは、ハウジングに内蔵されたステータおよびロータを具備したモータであって、前記ロータと一体回転するシャフトを回転自在に支持する転がり軸受に対し、上記の（１）〜（５）のいずれか一つの軸受保持構造が適用されたことを特徴としている。

開示の軸受保持構造によれば、転がり軸受を基準として、取付板をモータに対して固定することができる。すなわち、モータの回転中心に対して最小の誤差で固定することができる。このため、取付板を介してモータを被駆動体へ取り付けるときに、被駆動体に対するモータの取付位置を、モータの回転中心に対して精度良く決めることができる。これにより、モータと被駆動体との同軸度を出しやすくすることができる。
また、開示のモータによれば、軸受基準で被駆動体に対する取付位置を決めることができるため、被駆動体との同軸度を簡単に出すことができる。

実施形態に係るモータの分解斜視図である。 実施形態に係る軸受保持構造の軸方向断面図である。 図２から軸受を除いて取付板側から見た斜視図である。

図面を参照して、実施形態としての軸受保持構造およびモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
図１は本実施形態に係るモータ９の斜視図であり、図２は本実施形態に係る軸受保持構造を示す軸方向断面図であり、図３は図２から転がり軸受２を除いて取付板３側から見た斜視図である。本実施形態のモータ９は、例えば事務機器や家庭用電気機器など（以下「被駆動体」という）に使用される小型モータである。なお、モータ９の種類や用途は特に限定されない。

図１に示すように、モータ９は、いずれもハウジング１に内蔵されるステータおよびロータ（いずれも図示略）と、ロータと一体回転するシャフト４とを備える。ハウジング１は有底円筒状に形成され、その開口（図示略）にはエンドベル５が結合される。なお、エンドベル５には、シャフト４の一端側を回転自在に支持する滑り軸受（図示略）が固定される。シャフト４の他端部４ａはハウジング１の底部１ｂ（図２参照）から突設され、例えばギヤ等を介して被駆動体（いずれも図示略）に連結される。モータ９は、その動力がシャフト４から出力されて被駆動体に伝達されることで、被駆動体を駆動する。

図１〜図３に示すように、ハウジング１の底部１ｂには、シャフト４の他端側が挿通される貫通孔１ｃが設けられるとともに、シャフト４の他端側を回転自在に支持する転がり軸受２（以下「軸受２」という）が保持される。さらに、ハウジング１の底部１ｂには、モータ９を被駆動体に取り付けるための取付板３が固定される。本実施形態の軸受保持構造は、軸受２を保持するものであり、ハウジング１および取付板３から構成される。なお、シャフト４は軸受２の内輪に圧入固定される。

本実施形態のハウジング１は、軸受２が嵌合される凹部１０を底部１ｂに有する。凹部１０は、底部１ｂの中央部分がハウジング１の内方へ凹設された部分であり、軸方向に延在する円筒面１０ａと、円筒面１０ａと直交する支持面１０ｂとを有する。円筒面１０ａは、凹部１０の内面（ハウジング１の外方を向く面）のうち、ハウジング１の周壁１ａと同一の中心軸を持つ面である。円筒面１０ａの内径は、貫通孔１ｃの直径よりも大きく、軸受２の外径と同等か僅かに大きい。支持面１０ｂは、凹部１０の内面のうち貫通孔１ｃを囲む円環状の平面（円筒面１０ａ以外の面）である。

円筒面１０ａおよび支持面１０ｂはいずれも、底部１ｂのうち取付板３が固定される部分（以下「固定部１ｄ」という）よりもハウジング１の内方に位置する。円筒面１０ａは、軸受２の外周面２ａ（すなわち外輪の外周面）が対向する面であり、支持面１０ｂは、軸受２の一端面２ｂ（外輪の一端面）が当接する面である。なお、円筒面１０ａと軸受２の外周面２ａとは、当接するか僅かな隙間（図示略）を形成する。

本実施形態の取付板３は、角が丸い略ひし形状の平板（板金製）であって、底部１ｂと軸方向に重なる円形部３ａと、円形部３ａの縁から外方へ突設された一対のフランジ部３ｂとを有する。一対のフランジ部３ｂは１８０度ずれて配置される。フランジ部３ｂは先細形状に形成され、その先端部に丸孔が穿設される。取付板３の円形部３ａの中心には開口部３０が形成される。開口部３０は、取付板３がハウジング１の底部１ｂに固定された状態（以下「固定状態」という）で、貫通孔１ｃと同軸上に位置する。なお、取付板３は、円形部３ａと底部１ｂとが重ねられた状態で、例えば螺子止めやかしめによってハウジング１に固定される。

取付板３は、軸受２の外周面２ａに当接する複数の当接面３１（当接部）と、軸受２の他端面１ｃ（外輪の他端面）を押圧する複数の押圧面３２（押圧部）とを開口部３０の周囲に有する。本実施形態の当接面３１は、開口部３０の周囲に等間隔で配置された複数の保持壁３３における内壁部３３ａ（後述）のそれぞれに設けられる。また、本実施形態の押圧面３２は、開口部３０の周囲に等間隔で配置された複数の保持爪３４のそれぞれに設けられる。すなわち、本実施形態の当接面３１および押圧面３２は、開口部３０の周囲に交互に配置される。なお、本実施形態の取付板３は、三つの当接面３１と三つの押圧面３２とを有する。

保持壁３３は、円形部３ａにおける開口部３０の周囲が底部１ｂから離隔する方向へ膨出するように屈曲形成された部分である。保持壁３３は、軸方向に沿う断面形状が底部１ｂ側を開放させたＵ字型とされ、内壁部３３ａと外壁部３３ｂと頂部３３ｃとから構成される。外壁部３３ｂは底部１ｂに重ねられる円形部３ａに対し略直交方向に立設された略円筒状の壁部である。外壁部３３ｂの先端は径方向内側へ湾曲形成され、頂部３３ｃが連続的に設けられる。頂部３３ｃは、外壁部３３ｂの径方向内側に位置する内壁部３３ａと外壁部３３ｂとを繋ぐ部分である。内壁部３３ａは、周方向に隣接する保持爪３４の間に位置し、頂部３３ｃと反対側の端部が径方向内側に向かって湾曲形成されることで端面が径方向内側を向いて設けられる。内壁部３３ａの径方向内側を向く端面が、上記の当接面３１として機能する。

保持爪３４は、保持壁３３の一部が切り起こされた部分であり、可撓性を有する。具体的には、保持壁３３の一部に径方向に沿って複数の切り込みを形成し、隣接する２本の切り込み間を起こすことで保持爪３４が形成される。保持爪３４は、軸受２を保持した状態（以下「保持状態」という）では、軸受２によって起こされて弾性変形し、元に戻ろうとして弾性力が生じる。この力が、軸受２を支持面１０ｂへと押し付ける力（押圧力）となる。すなわち、保持爪３４における軸受２と接触する面が、押圧面３２として機能する。なお、ここでいう保持状態とは、軸受２を凹部１０に嵌合させて、取付板３をハウジング１に固定した（固定状態とした）状態である。取付板３は一枚の金属板をプレス加工することで成形されたものであり、円形部３ａ，フランジ部３ｂ，保持壁３３および保持爪３４が一体で設けられている。

ここで、軸受保持構造の組立手順を説明する。まず、軸受２をハウジング１の凹部１０に嵌合する。すなわち、軸受２の一端面２ｂを支持面１０ｂに当接させるとともに、外周面２ａと円筒面１０ａとを対向させる。次いで、ハウジング１の底部１ｂに取付板３を固定する。このとき、取付板３の当接面３１を軸受２の外周面２ａに当接させることで、取付板３の径方向位置を決める。この状態で、取付板３を螺子止めやかしめによってハウジング１の底部１ｂに固定する。これにより、保持爪３４の押圧面３２が軸受２の他端面２ｃを押圧するため、軸受２が支持面１０ｂと押圧面３２とによって軸方向から挟持される。

［２．効果］
（１）上述した軸受保持構造によれば、ハウジング１の支持面１０ｂと取付板３の押圧面３２とによって軸受２を軸方向で挟むことができるため、軸受２の移動を抑制することができる。さらに、取付板３には、軸受２の外周面２ａに当接する当接面３１が設けられることから、ハウジング１に対する取付板３の位置（径方向位置）を、軸受２を基準として決めることができる。

すなわち、上述した軸受保持構造によれば、軸受２を基準として取付板３をモータ９に対して固定することができる。軸受２の中心とモータ９の回転中心とはほぼ一致することから、上述した軸受保持構造であれば、モータ９の回転中心に対して最小の誤差で取付板３をモータ９に固定することできる。このため、取付板３を介してモータ９を被駆動体へ取り付けるときに、被駆動体に対するモータ９の取付位置を、モータ９の回転中心に対して精度良く決めることができる。したがって、モータ９と被駆動体との同軸度を出しやすくすることができる。例えば、上述した軸受保持構造と、ハウジング１に対する取付板３の位置（径方向位置）を、周壁１ａを基準として決める構造と比べると、前者の方が後者よりもモータ９と被駆動体との同軸度を容易に出すことができる。

（２）上述した軸受保持構造では、当接面３１および押圧面３２がそれぞれ複数設けられることから、当接面３１と押圧面３２とを開口部３０の周囲に分割して配置することができ、取付板３の構成を簡素化することができる。これにより、例えば一枚の金属板を切断，プレス加工することで取付板３を成形することができるため、取付板３の製造コストを低減することができる。なお、本実施形態では、押圧面３２が、開口部３０の周囲に等間隔に配置された複数の保持爪３４のそれぞれに設けられるため、軸受２に対して周方向に均等な力で押さえることができる。これにより、軸受２の移動を抑制でき、保持性能を向上させることができる。

（３）上述した軸受保持構造によれば、取付板３が三つの当接面３１を有することから、ハウジング１に対する取付板３の位置を高精度に決めることができる。言い換えると、取付板３の位置決め精度を向上させることができる。
（４）また、当接面３１と押圧面３２とが開口部３０の周囲に交互に配置されることから、取付板３が、軸受２を押さえる（移動を抑制する）機能と取付板３の位置決めを行う機能とをバランスよく発揮することができる。言い換えると、上述した軸受保持構造によれば、軸受２の保持性能を確保しつつ取付板３の位置決め精度を高めることができる。

（５）上述した軸受保持構造では、円筒面１０ａおよび支持面１０ｂがいずれも底部１ｂに凹設された凹部１０の内面として設けられる。すなわち、円筒面１０ａおよび支持面１０ｂがともに底部１ｂの固定部１ｄよりもハウジング１の内方に位置するため、底部１ｂからの軸受２の突出量を小さくすることができる。これにより、軸受２の他端面１ｃを押圧する押圧面３２の位置を底部１ｂに近付けることができるため、取付板３の軸方向長さを短くすることができる。
（６）上述したモータ９によれば、軸受２を基準として（モータ９の回転中心に対して最小の誤差で）、被駆動体に対する取付位置を決めることができるため、被駆動体との同軸度を簡単に出すことができる。

［３．その他］
上記の実施形態で説明した軸受保持構造は一例であって、その構成は上述したものに限られない。例えば、上述した取付板３には、三つの当接面３１と三つの押圧面３２とが開口部３０の周囲に交互に設けられているが、当接面３１および押圧面３２の個数は特に限られず、互いの個数が同一でなくてもよい。例えば、円筒状の当接面３１と円環状の押圧面３２とを設けてもよい。また、当接面３１と押圧面３２とが交互に配置されていなくてもよいし、当接面３１の配置間隔、および、押圧面３２の配置間隔のそれぞれが等間隔でなくてもよい。なお、当接面３１は、ハウジング１に対する取付板３の位置を規定するものであることから、複数設ける場合には、その個数は三つ以上であることが好ましい。

上述した実施形態では、断面コ字状の保持壁３３の内壁部３３ａに当接面３１が設けられた構成を例示したが、保持壁の形状は上述したものに限られない。例えば、円形部３ａにおける開口部３０の周囲が底部１ｂから離隔する方向へ屈曲形成され、底部１ｂに重ねられる円形部３ａに対し略直交方向に立設された略円筒状の壁部として設けられていてもよい。この場合、保持壁の径方向内側を向く面を軸受２の外周面２ａに当接させることで、この部分を当接面として機能させることができる。このような構成であっても、ハウジング１に対する取付板３の位置を、軸受２を基準として決めることができるため、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

また、当接面は保持壁に設けられていなくてもよい。例えば、開口部３０の縁（端面）を軸受２の外周面２ａに当接させることで、この縁（端面）を当接面として機能させてもよい。この場合、保持壁は省略可能である。なお、取付板は、軸受２の外周面２ａに当接する部分（構造）を有していればよく、その部分が面でなくてもよい（例えば線や点であってもよい）。当接部は、少なくとも開口部３０の周囲において、軸受２の外周面２ａに当接する部分として設けられていればよい。

上述した実施形態では、保持壁３３の一部を切り起こして形成された保持爪３４に押圧面３２が設けられた構成を例示したが、保持爪３４が保持壁３３の一部からなるものでなくてもよい。例えば、平板状の円形部３ａに対し、保持爪となる部位と保持壁となる部位とを周方向に離隔させて形成し、それぞれの部位を屈曲（湾曲）形成することで、隣接する保持爪と保持壁との間に空間を設けてもよい。このような構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、取付板は、軸受２の他端面２ｃを押圧する部分（構造）を有していればよく、その部分が面なくてもよい（例えば線や点であってもよい）。押圧部は、少なくとも開口部３０の周囲において、軸受２の他端面２ｃに当接する部分として設けられていればよく、保持爪に設けられていなくてもよい。

上述した実施形態では、ハウジング１の底部１ｂに軸受２が嵌合される凹部１０が凹設され、円筒面１０ａおよび支持面１０ｂが凹部１０の内面として設けられた構成を例示したが、円筒面１０ａおよび支持面１０ｂは凹部１０の内面でなくてもよい。例えば凹部１０を省略し、底部１ｂの外面と同一面上に支持面を設けるとともに、この支持面の径方向外側にハウジング１の外方へ突出した円筒状の壁部を設け、この壁部の径方向内側の面を円筒面としてもよい。なお、支持面１０ｂが円環状ではなく、周方向に離隔した複数の平面から構成されていてもよい。ハウジング１は、少なくともその底部１ｂに、軸受２の外周面２ａと対向する円筒面と、軸受２の一端面２ｂに当接する支持面を有していればよい。

なお、上述した取付板３の外形状は一例であり、特に限られない。例えば、フランジ部１ｂが三つ以上設けられていてもよいし、その形状が上記した形状以外であってもよい。また、取付板３の材質は板金に限られず、例えば取付板が樹脂製であってもよい。なお、ハウジング１の形状は有底筒状であればよく、軸直交断面が矩形状や長円状等であってもよい。

１ ハウジング
１ｂ 底部
１ｃ 貫通孔
１ｄ 固定部
２ 軸受（転がり軸受）
２ａ 外周面
２ｂ 一端面
２ｃ 他端面
３ 取付板
４ シャフト
９ モータ
１０ 凹部
１０ａ 円筒面
１０ｂ 支持面
３０ 開口部
３１ 当接面（当接部）
３２ 押圧面（押圧部）
３３ 保持壁
３４ 保持爪

Claims (6)

1. モータのシャフトを回転自在に支持する転がり軸受を保持する軸受保持構造であって、
   有底筒状に形成され、貫通孔を持つ底部に前記転がり軸受が嵌合されるハウジングと、
   前記ハウジングの前記底部に固定され、前記モータを被駆動体に取り付けるための取付板と、を備え、
   前記ハウジングは、前記転がり軸受の外周面と対向する円筒面と前記転がり軸受の一端面に当接する支持面とを前記底部に有し、
   前記取付板は、前記ハウジングに固定された状態で前記貫通孔と同軸上に位置する開口部を有するとともに、前記転がり軸受の他端面を押圧する押圧部と前記転がり軸受の前記外周面に当接する当接部とを前記開口部の周囲に有する
   ことを特徴とする、軸受保持構造。
2. 前記取付板は、複数の前記押圧部と複数の前記当接部とを有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の軸受保持構造。
3. 前記取付板は、少なくとも三つの前記当接部を有する
   ことを特徴とする、請求項２記載の軸受保持構造。
4. 前記押圧部と前記当接部とが前記開口部の周囲に交互に配置された
   ことを特徴とする、請求項２又は３記載の軸受保持構造。
5. 前記円筒面および前記支持面はいずれも、前記底部の中央部分が前記ハウジングの内方へ凹設された凹部の内面として設けられる
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受保持構造。
6. ハウジングに内蔵されたステータおよびロータを具備したモータにおいて、
   前記ロータと一体回転するシャフトを回転自在に支持する転がり軸受に対し、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受保持構造が適用された
   ことを特徴とする、モータ。

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