JPWO2005025033A1 - 偏心部をもつモ−タおよびそれを用いたポンプ装置 - Google Patents

Abstract

この発明では、回転軸（３０）自体は偏心させることなく、ボ−ルベアリング（５０）を含む全体で偏心構造をもたせる。そのため、回転軸（３０）の側を削り加工することに代えて、ストレ−トな回転軸（３０）の軸部分に偏心したボ−ルベアリング（５０）を結合し、偏心部を得る。すなわち、偏心部は、回転軸（３０）の軸線と同一の軸線をもつ軸部分と、その軸部分に結合した偏心ボ−ルベアリング（５０）とからなる。偏心ボ−ルベアリングとしては、より径の小さいインナ−側が偏心した形態が最も好ましい。その偏心ボ−ルベアリング（５０）は、回転軸（３０）の軸線に対して偏心した内輪（５２）と、その内輪（５２）の外側を取り囲む外輪（５４）と、それら外輪（５４）と内輪（５２）との間に支持されたボ−ル（５５）とから構成される。

Description

この発明は、軸線をもち、電機子および整流子を支持する回転軸と、その回転軸上、軸線に対して偏心した形態となった偏心部とを備え、その偏心部が外部機器、たとえば自動車の液圧ブレ−キシステムにおけるポンプを駆動するための出力部となる、偏心部をもつモ−タに関する。また、この発明は、そのようなモータを用いたポンプ装置にも関する。

この種のモ−タあるいはポンプ装置においては、自動車に搭載することから、その小型化、ならびに振動および作動音を小さくすることが求められる。

モ−タの偏心部に注目すると、今までは、回転軸を加工することにより、その一部に偏心した軸部分を構成し、その偏心した軸部分の外周にニ−ドルベアリングやボ−ルベアリングを結合していた。ニ−ドルベアリングはボ−ルベアリングに比べて高荷重に耐えるが、モ−タの小型化、軽量化を図る上、あるいは、振動や作動音を低減する上では不利である。たとえば、特許文献１が、ニ−ドルベアリングを用いたモ−タを、また、特許文献２が、ボ−ルベアリングを用いたモ−タをそれぞれ示している。
特開平１１−２５２８５４号公報 特開２０００−２７８９０４号公報

この発明は、偏心部を通して駆動すべきポンプなどが小径化し、その荷重が低くなりつつあることに着目し、比較的に低荷重に適したボ−ルベアリングの有効な使用についていろいろと検討を重ねた。

その結果、今までは、偏心部を得るために、回転軸の一部を切削加工し、そこに偏心した軸部分を構成するという設計思想がもっぱら採られていることに気付いた。そのような軸の削り加工では、コスト高を招くことは必至である。そのため、回転軸自体は偏心させることなく、ボ−ルベアリングを含む全体で偏心構造をもたせる、という斬新な考え方に挑戦した。

この発明では、回転軸上にある偏心部を次のように構成する。すなわち、回転軸の側を削り加工することに代えて、ストレ−トな回転軸の一部である軸部分に偏心したボ−ルベアリングを直接結合することによって、偏心部を得る。さらに言い換えると、偏心部は、回転軸の軸線と同一の軸線をもつ軸部分（回転軸の一部）と、その軸部分に結合した偏心ボ−ルベアリングとからなる。偏心ボ−ルベアリングとしては、より径の小さいインナ−側が偏心した形態が最も好ましい。というのは、アウタ−側を偏心させる場合に比べて、部品の加工および強度の面から有利であるからである。その偏心ボ−ルベアリングは、回転軸の軸線に対して偏心した内輪と、その内輪の外側に位置し、前記軸線と同一の軸線をもつ外輪と、それら外輪と内輪との間に支持されたボ−ルとから構成される。

このような偏心部をもつ回転軸には、コイル巻線部を含む電機子、電機子に通電するための整流子、そして出力部となる偏心部と、その順番で配置されている。偏心部は、たとえば、自動車の液圧ブレ−キシステム（通常のアンチスキッドコントロールだけでなく、トラクションコントロ−ル、さらには、安全走行や追突防止等のための自動ブレ−キ）用のポンプの駆動を行う。したがって、通例、電機子および整流子をモ−タハウジングの中に収容し、液圧ブレ−キシステムのコントロ−ルユニットの一側に、そのモ−タハウジングを取り付けるようにする。

ボ−ルベアリングは、ニ−ドルベアリングに比べて構成が簡単であり（たとえば、ニ−ドルベアリングでは、側部を支持するストップブッシュが必要であるのに対し、ボ−ルベアリングはそれが不要）、フリクションがより小さいためにモ−タ電流も低く、構造上、回転軸方向の長さが短くなり、しかも、軽量になる（特に、偏心部の質量が軽量化される）ために、振動および騒音を低くすることができる。

この発明のように、ストレ−トな回転軸の一部である軸部分に偏心したボ−ルベアリングを結合する場合、耐久性などの点から製品としての実効を考えると、モ−タの出力を低減化することが必要である。実験によると、モ−タの出力は、１５０Ｗ以下に抑えるべきか、あるいはそのような出力に対して、この発明を適用するのが好ましい。その点、偏心部を通して駆動するポンプ等の外部機器として小径ポンプなどの低荷重のものを選択したり、あるいは、モ−タ自体の小型化を図ることが必要である。

また、この発明をポンプ装置として捉える場合、そのポンプ装置は、上に述べた特定のモータを駆動源とし、偏心ボールベアリングの外周（つまりは、偏心ボールベアリングの外輪）にプランジャを当てた構成である。ポンプ装置は、プランジャが直線往復運動することに伴って、作動液を吸込み、吐出する動作を繰り返す。プランジャは、通常二連であり、偏心ボールベアリングの円周方向に互いに１８０°隔てた配置になっている。

この発明のモ−タの一実施例を示し、その外形を示す正面図である。 図１のモ−タの断面構造図である。 偏心ボ−ルベアリングの一例を示す側面図である。 図３の４−４線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ モ−タ
１２ モ−タハウジング
３０ 回転軸
５０ 偏心ボ−ルベアリング
５２ 内輪
５４ 外輪
５５ ボ−ル
７０ 電機子
８０ 整流子
１００ プランジャポンプ

この発明は、基本的に、特定の偏心部をもつモータであるが、いわゆる当業者は、そのモータを駆動源としたポンプ装置として理解することができるであろう。
図１および図２を参照すると、ＤＣモ−タ１０は、円柱形状の内部空間を区画するモ−タハウジング１２を備える。このモ−タハウジング１２は、その径に比べて高さが半分ほどの大きさである。モ−タハウジング１２は、断面コ字型のハウジング本体１２１と、ハウジング本体１２１の一端をふさぐエンドプレ−ト１２２とからなる。エンドプレ−ト１２２の中央部には、外に広がったフランジ部分１２２ｆがある。また、ハウジンブ本体１２１の中央部分には、プレス加工による受け部１２１ｒがある。モ−タ１０を小型化するため、受け部１２１ｒは、ハウジング本体１２１の他の部分と同じ高さ（つまり、面一）である。それら受け部１２１ｒおよびフランジ部分１２２ｆの内部が、第１および第２の軸受２１，２２を支持する部分となっている。それら２つの軸受２１，２２は、モ−タハウジング１２と一体となり、それにより、モ−タ１０の回転軸３０を回転可能に支持する。回転軸３０は、モ−タハウジング１２の中心部に位置し、一端はハウジング本体１２１の受け部１２１ｒの中の第１の軸受２１に支持され、また、その反対側は中途の部分が第２の軸受２２に支持され、それよりも先の部分がエンドプレ−ト１２２を貫いてモ−タハウジング１２の外側に出ている。

ここで、回転軸３０は、第１の軸受２１に支持される側の第１の端部３１から外側に出た側の第２の端部３２に至るまで、ストレ−トないわゆる丸棒である。すなわち、回転軸３０は、その第１の端部３１から第２の端部３２の全長にわたって同じ軸線をもっている。この発明では、全体にわたってストレ−トな回転軸３０上、モ−タハウジンブ１２の外側部分に位置する軸部分に、偏心ボ−ルベアリング５０を結合し支持させている。

図３および図４が偏心ボ−ルベアリング５０を明らかにしている。偏心ボ−ルベアリング５０は、偏心した内輪５２と、内輪５２の外側を囲む外輪５４と、それら内輪５２と外輪５４との間に位置する複数のボ−ル５５とから構成される。各ボ−ル５５は、内輪５２と外輪５４との間に周方向に配列されており、両側のリテ−ナ５６がボ−ル５５を保持する。したがって、偏心ボ−ルベアリング５０の基本的な構成要素自体は、通常のボ−ルベアリングと同様である。しかし、外輪５４が、内周側の円５４ｉと外周側の円５４ｏとの中心を同一にしているのに対し、内輪５２は、その内周側の円５２ｉと外周側の円５２ｏとの中心とが距離ｄだけ偏心している。その偏心した距離（つまり、偏心量）は、たとえば１ｍｍ弱である。したがって、この内輪５２を含む偏心ボ−ルベアリング５０を、回転軸の軸部分に締まりばめ状態に結合すると、回転軸３０の回転に伴って、偏心ボ−ルベアリング５０を含む偏心部は、回転軸３０の軸線に対して直交する方向に２ｄの大きさのストロ−クで往復直線運動する。その運動により、プランジャポンプ１００を駆動することができる。プランジャポンプ１００自体は、たとえば特開平７−２２４７５５号が示すように、プランジャが偏心ボ−ルベアリング５０の外周に当たり、偏心ボ−ルベアリング５０の往復直線運動に応じて、プランジャ自体が同様の往復直線運動をすることによって、ポンプ作用を生じる。

さて、モ−タハウジング１２の内部に目を向けると（図２参照）、まず、断面コ字型のハウジング本体１２１の内周壁面に複数のマグネット６０がある。これらマグネット６０は、ヨ−クとして機能するハウジング本体１２１と相俟って磁界を生じる。そして、マグネット６０が囲む内側空間に電機子７０が位置する。電機子７０は、積層したコアとそれに巻回したコイル巻線部とを備え、それ自体は回転軸３０に一体に支持され回転軸３０と一緒に回転する。電機子７０のコイル巻線部に流れる電流と、マグネット６０による磁界との作用によって、電機子７０に所定の力が作用し、それがモ−タ１０の回転力を生む。

回転する電機子７０に対し外部から通電するため、電機子７０に隣り合う部分に整流子（コンミテ−タ）８０がある。整流子８０は、回転軸３０上、電機子７０と第２の軸受２２との間に回転軸３０に一体に支持されている。整流子８０は、樹脂成形品からなる円筒形の絶縁リング８２と、その絶縁リング８２の外周に組み付けられた複数の整流子片８４とを含んでいる。絶縁リング８２は、電気絶縁性の樹脂材料からなり、また、複数の整流子片８４は、銅などの導電性の金属材料からなる。整流子片８４の一端に折れ曲がったライザ８４ｒは、各整流子片８４と電機子７０の各コイル巻線部のコイルの端部をフックする部分である。整流子８０は、通電用のブラシと相俟って、外部の回路と接続される。モ−タハウジング１２の下部から延びるケ−ブル９０は、通電のために、ブラシと外部回路とを接続するためのものである。

偏心ボ−ルベアリング５０を用いるこのモ−タ１０においては、モ−タ１０の小型化、特には回転軸３０の方向の長さの低減を図るために、電機子７０を中心部が凹んだ構成とし、その凹んだ部分に隣り合う第１の軸受２１および整流子８０の各一部を入り込ませるようにしている。

Claims (8)

1. 軸線をもち、電機子および整流子を支持する回転軸と、その回転軸上、前記軸線に対して偏心した形態となった偏心部とを備え、その偏心部が外部機器を駆動するための出力部となる、偏心部をもつモ−タにおいて、
   前記偏心部が、前記軸線と同一の軸線をもつ前記回転軸の軸部分と、その回転軸の軸部分に結合し、前記回転軸およびその軸部分の軸線から偏心した別の軸線をもつ偏心ボ−ルベアリングからなる、偏心部をもつモ−タ。
2. 前記偏心ボ−ルベアリングは、前記回転軸およびその軸部分の軸線に対して偏心した内輪と、その内輪の外側に位置し、前記回転軸およびその軸部分の軸線と同一の軸線をもつ外輪と、それら外輪と内輪との間に支持されたボ−ルとから構成される、請求項１のモ−タ。
3. 前記偏心ボールベアリングは、前記回転軸の一部に締まりばめ状態で結合されている、請求項１あるいは２のモ−タ。
4. 前記軸線上、前記電機子、前記整流子、前記偏心部がその順番で配置されている、請求項１あるいは２のモ−タ。
5. 前記モ−タは、１５０Ｗ以下の出力をもつ、請求項１あるいは２のモ−タ。
6. 軸線をもち、電機子および整流子を支持する回転軸と、その回転軸上、前記軸線に対して偏心した形態となった偏心部と、その偏心部にプランジャが当たり、その偏心部の偏心運動によって駆動されるプランジャポンプとを備えるポンプ装置において、
   前記偏心部が、前記軸線と同一の軸線をもつ前記回転軸の軸部分と、その回転軸の軸部分に結合し、前記回転軸およびその軸部分の軸線から偏心した別の軸線をもつ偏心ボ−ルベアリングとからなる、ポンプ装置。
7. 前記偏心ボ−ルベアリングは、前記回転軸およびその軸部分の軸線に対して偏心した内輪と、その内輪の外側に位置し、前記回転軸およびその軸部分の軸線と同一の軸線をもつ外輪と、それら外輪と内輪との間に支持されたボ−ルとから構成される、請求項６のポンプ装置。
8. 前記偏心ボールベアリングは、前記回転軸の一部に締まりばめ状態で結合されている、請求項６あるいは７のポンプ装置。

Images