CN101436801B - 电动助力转向装置用电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置用电动机，对于轴承箱的底面与轴承之间的轴线方向尺寸的变化，无需准备新的波形垫圈，可通过调整衬垫的厚度来确保对滚动轴承的外圈施加合适的预压。本发明的电动助力转向装置用电动机包括：转子；壳体，该壳体收纳有该转子并具有收容将所述转子的轴可旋转地支撑的滚动轴承的轴承箱；圆环形状的波形垫圈(23)，该波形垫圈设置在所述轴承箱的底面与所述滚动轴承之间，并对所述滚动轴承的外圈施加预压；以及圆环形状的衬垫(22)，该衬垫在所述轴承箱的所述底面与所述滚动轴承之间与所述波形垫圈(23)抵接地设置，并对所述外圈受到的所述预压进行调整。

Description

电动助力转向装置用电动机

技术领域

本发明涉及一种在将转子的轴可自由旋转地支撑的滚动轴承与收纳有该滚动轴承的轴承箱之间设置有对所述滚动轴承施加预压的波形垫圈的电动助力转向装置用电动机。

背景技术

作为以往的电动机，已知有一种在收纳转子的壳体内形成有收纳将转子的轴可旋转地支撑的滚动轴承的轴承箱、并在该轴承箱的底面与滚动轴承之间设置有对外圈施加预压的波形垫圈的电动机(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特开2002-359945号公报

当在电动助力转向装置中使用了上述电动机时，利用波形垫圈的弹力对滚动轴承的外圈施加轴线方向的施力，可抑制由外圈的径向、周向和轴线方向上的各振动引起的噪音。

然而，此时，在波形垫圈的预压超出了合适值的场合，轴承的外圈、滚珠和内圈之间的摩擦增大，电动机的损失转矩相应地变大。因此，操纵方向盘时的转动跟随性变差，驾驶员会感到方向盘很重。

因此，当在电动助力转向装置中使用了上述电动机时，为了实现噪音抑制效果并将损失转矩增加量抑制在合适的值以内，需要对波形垫圈的预压进行严格控制。

所述波形垫圈的预压由波形垫圈自身的弹簧常数和装入时的压缩高度来确定，但当轴承箱的底面与轴承之间的轴线方向尺寸变化了时，波形垫圈的压缩高度会改变，因此，为了施加合适的预压，就必须改变波形垫圈的弹簧常数。

因此，存在必须准备改变了波形垫圈自身的高度和厚度的新的波形垫圈的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置，例如对轴承箱的底面与轴承之间的轴线方向尺寸的变化，可在不变更为新规格的波形垫圈的情况下，通过调整衬垫的厚度来确保对滚动轴承的外圈施加合适的预压。

本发明的电动助力转向装置用电动机包括：转子；壳体，该壳体收纳有该转子并具有收容将所述转子的轴可旋转地支撑的滚动轴承的轴承箱；圆环形状的波形垫圈，该波形垫圈设置在所述轴承箱的底面与所述滚动轴承之间，具有沿着周向交替起伏的多个山部和谷部，并对所述滚动轴承的外圈施加预压；以及圆环形状的衬垫，该衬垫在所述轴承箱的所述底面与所述滚动轴承之间与所述波形垫圈抵接地设置，并对所述外圈受到的所述预压进行调整。

采用本发明的电动助力转向装置用电动机，例如对轴承箱的底面与轴承之间的轴线方向尺寸的变化，具有可在不变更为新规格的波形垫圈的情况下通过调整衬垫的厚度来确保合适预压的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施形态1的电动助力转向装置用电动机的侧剖视图。

图2是表示图1的衬垫的主视图。

图3是图2的左侧剖视图。

图4是表示图1的垫圈及衬垫装配体的立体图。

图5是表示本发明实施形态2的电动助力转向装置用电动机的衬垫的主视图。

图6是图5的左侧剖视图。

图7是表示图5的垫圈及衬垫装配体的立体图。

图8是本发明实施形态3的电动助力转向装置用电动机的主要部分的侧剖视图。

图9是表示图8的衬垫的主视图。

图10是表示图8的波形垫圈的主视图。

(符号说明)

1外壳(壳体)

2框架(壳体)

6外壳侧滚动轴承

7框架侧滚动轴承

8轴

9转子

18轴承箱

21、32、36垫圈及衬垫装配体

22、31、35衬垫

23波形垫圈

23a山部

23b谷部

24扣合部

25孔

28、33、39突起(保持部件)

29孔

26、38壁

具体实施方式

下面参照附图对本发明的各实施形态进行说明，在各图中，对相同或相当的部件、部分标记相同符号进行说明。

实施形态1.

图1是表示本发明实施形态1的电动助力转向装置用电动机(下面简称为电动机)的侧剖视图，图2是表示图1的衬垫22的主视图，图3是图2的左侧剖视图，图4是表示图1的垫圈及衬垫装配体21的立体图。

所述电动机包括：用铝等材料制作的外壳1、周缘部用螺钉(未图示)固定在该外壳1上的有底圆筒形状的框架2、固定在该框架2的内壁面上的定子3、固定在该定子3的一侧侧面上的保持件4、以及设置在该保持件4的与定子3相反的一侧的基座5。

另外，电动机还包括：配置在外壳1和框架2所构成的壳体的中心轴线上、并被外壳侧滚动轴承6(下面简称为外壳侧轴承)和框架侧滚动轴承7(下面简称为框架侧轴承)可自由旋转地支撑的轴8；N极和S极磁体交替地与该轴8粘结、在外周面上覆盖有保护管(未图示)的转子9；被压入到轴8的端部上、并与转向机构(未图示)连结的轴毂10；以及设置在该轴毂10与被压入到轴8上的衬套11之间、并对轴8的旋转角度进行检测的旋转位置传感器即解析器12。

在外壳1的一端部上形成有与框架2嵌合的框架侧嵌合部40，并在另一端部上形成有与转向齿轮侧的外壳(未图示)嵌合的齿轮侧嵌合部41。

在外壳1的框架侧嵌合部40上夹着O形圈42嵌合有框架2的端部，通过在外壳1的周缘部螺合多个螺钉(未图示)来形成密闭壳体。

定子3包括：由硅钢板层叠而成且在周向上隔开间隔地形成有沿着轴线方向延伸的槽(未图示)的铁芯13、以及导线通过线筒14卷绕在该铁芯13的槽中而构成的电动机线圈15。该电动机线圈15的U相线圈部、V相线圈部和W相线圈部采用星形连接，各个线圈部的公共侧通过熔融与公共端15相连。

定子3被压入在通过对铁板进行拉深加工而制作形成的杯状框架2中，在框架2的底面部形成有收纳并保持框架侧轴承7的轴承箱18。

在框架2的底面部开设有在使外壳1与框架2嵌合时使用的孔19。在该孔19内安装有用于确保电动机防水的橡胶制的盖子20。

解析器12包括：被压入在轴8上的椭圆形状的解析器转子16、以及包围该解析器转子16的解析器定子17。

外壳侧轴承6的内圈6a被压入固定在轴8上，外圈6b通过铆接固定在外壳1上。

框架侧轴承7的内圈7a被压入固定在轴8上，外圈7b以间隙嵌合的形态嵌合在轴承箱18内。

在框架侧轴承7的侧面与轴承箱18的底面之间设置有图4所示的垫圈及衬垫装配体21。

下面对垫圈及衬垫装配体21进行详细说明。

在垫圈及衬垫装配体21中，波形垫圈23被装配在图2、图3所示的衬垫22上而形成一体。

圆环状的衬垫22用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、尼龙树脂等树脂成形。在该衬垫22的内周侧缘部形成有沿着缘部向框架侧轴承7侧延伸的壁26。

该壁26的高度比波形垫圈23被压缩后的高度低。另外，利用壁26来限制波形垫圈23的径向移动，波形垫圈23被可靠地配置在推压框架侧轴承7的外圈7b的位置上。

在该壁26的上端部，朝着径向外侧折弯的扣合部24沿周向等间隔地形成在三个部位上。在各扣合部24的一侧形成有将壁26截断的孔25。

在衬垫22的外周缘部，在与扣合部24相同的径线上分别形成有朝着径向外侧突出的突起28。该突起28是在轴承箱18内保持衬垫22的保持部件，在突起28与扣合部24之间形成有在径向上扩大的孔29。由于该孔29，在将垫圈及衬垫装配体21压入到轴承箱18内时，突起28及其附近的衬垫22容易朝着径向内侧挠曲变形，从而能以较小的力将垫圈及衬垫装配体21压入。

另外，突起28是保持部件的一例，作为保持部件，还可以是将衬垫的周面与轴承箱的内壁面彼此粘结的粘结剂，也可以是铆接结构。

波形垫圈23呈由金属板形成的大致圆环形状，具有沿着周向交替起伏的山部23a和谷部23b。谷部23b与扣合部24对应。波形垫圈23的外径与衬垫22的外径大致相同，波形垫圈23的内径与衬垫22的壁26的外径大致相同。

在衬垫22上装配波形垫圈23时，使扣合部24向内侧挠曲变形以使其到达波形垫圈23的内径侧，在此状态下将扣合部24以与衬垫22重叠的形态压入。接着，在波形垫圈23的谷部23b与衬垫22的表面抵接了的时刻，将作用在扣合部24上的朝着径向内侧的力释放。其结果是，扣合部24因弹力而回到力作用前的状态，扣合部24与波形垫圈23的谷部23b卡合，波形垫圈23被安装在衬垫22上，形成垫圈及衬垫装配体21。

另外，由于孔25形成在扣合部24的附近，因此在上述装配作业时，能以较小的力使扣合部24朝着波形垫圈23的内径侧挠曲变形。

另外，由于能以较小的力使扣合部24挠曲变形，扣合部24不会受到较大的力，因此可防止扣合部24破损。

下面对上述结构的电动机的装配顺序进行说明。

首先，在框架2的轴承箱18中压入垫圈及衬垫装配体21。此时，由于衬垫22的突起28和扣合部24形成在同一条径线上，因此，通过推压波形垫圈23的谷部23b压入，可将垫圈及衬垫装配体21顺畅、可靠地压入到轴承箱18内。

另外，在压入垫圈及衬垫装配体21时，波形垫圈23并不会被压缩，可防止波形垫圈23的弹力下降。

然后，将定子3压入框架2中。

另一方面，在轴8的一端部上压入与外壳1一体的外壳侧轴承6、衬套11、解析器转子16和轴毂10，在另一端部上压入框架侧轴承7。

之后，将与外壳1一体的轴8插入到固定在保持件4上的定子3的内部，并将框架侧轴承7嵌入轴承箱18内。

此时，外壳1的框架侧嵌合部40与框架2的一端部嵌合。

在该框架侧轴承7的嵌入时，波形垫圈23在框架侧轴承7与衬垫22之间通过框架侧轴承7的外圈7b受到推压，内径扩大，与扣合部24的卡合解除。

最后，在外壳1的周缘部螺合多个螺钉(未图示)，从而使外壳1与框架2结合并形成一体。

另外，波形垫圈23也可以保持与扣合部24卡合的状态。

另外，在因生产线布置上的制约等原因而导致在框架2单件时无法将垫圈及衬垫装配体21压入轴承箱内的场合，可以在将定子3压入框架2之后并在将框架2装配到外壳1上之前的任一工序中进行垫圈及衬垫装配体21的压入。

在上述结构的电动助力转向装置用电动机中，电流经由电源线(未图示)向电动机线圈15流动，电动机线圈15产生旋转磁场。在该旋转磁场下，转子9旋转，其旋转力通过轴8传递给转向机构，并向转向机构的转矩助推器供给。

如上所述，采用上述结构的电动机，由于具有设置在轴承箱18与滚动轴承7之间并对作用在外圈7b上的预压进行调整的圆环形状的衬垫22，因此，例如对于轴承箱18的底面与滚动轴承7之间的轴线方向尺寸的变化，可通过调整衬垫22的厚度来确保合适的预压，可提高预压力的设定自由度。

另外，由于波形垫圈23和衬垫22用一体构造的垫圈及衬垫装配体21构成，因此在装配电动机时可将波形垫圈23和衬垫22作为单件处理，可提高装配性。

另外，由于在衬垫22的外周面上形成有突起28，因此可一体地处理垫圈及衬垫装配体21和框架2，可提高装配性。

另外，由于衬垫22用树脂形成，并利用衬垫22上形成的扣合部24与波形垫圈23卡合，因此波形垫圈23和衬垫22可简单地形成一体。

另外，由于在衬垫22上与扣合部24相邻地形成有沿着扣合部24贯穿的孔25，因此扣合部24可在较小的力下挠曲变形，相对于衬垫22可简单地将波形垫圈23装配到规定位置上。

另外，由于在衬垫22上形成有在突起28的附近沿着周向延伸的孔29，因此衬垫22可在较小的力下挠曲变形，垫圈及衬垫装配体21可简单地装配到框架2上。

另外，衬垫22的刚性可通过改变孔29的大小而简单地改变。

另外，由于在衬垫22的内周缘形成有限制波形垫圈23径向移动的壁26，因此衬垫22和波形垫圈23可简单地配置成同轴，能可靠地将波形垫圈23的弹力传递给滚动轴承7的外圈7b。

另外，在轴承箱18内，扣合部24与波形垫圈23之间的卡合被解除，因此衬垫22不会受到扣合部24的卡合所产生的波形垫圈的预压力的影响，可赋予外圈7b更合适的预压力。

另外，由于衬垫22与波形垫圈23之间的卡合会因波形垫圈23的变形所引起的内径扩大而解除，因此当垫圈及衬垫装配体21被收纳在轴承箱18内时，衬垫22的扣合部24不会受到来自波形垫圈23的弹力，不会发生爪部因该弹力而破损、因爪部而产生杂质的情况。

另外，由于作为保持部件的突起28设置在波形垫圈23的谷部23b的径线上，因此在将垫圈及衬垫装配体21安装到轴承箱18内时，无需使山部23a弹性变形，可通过推压谷部23b进行装配，可在不降低波形垫圈23的弹力的情况下进行装配。

实施形态2.

图5是表示本发明实施形态2的电动机的衬垫31的主视图，图6是图5的左侧剖视图，图7是表示图5的垫圈及衬垫装配体32的立体图。

在该实施形态中，在衬垫31的外周缘部，在从各扣合部24的相邻的径线之间穿过的径线上分别形成有朝着径向外侧延伸的突起33。突起33的外周侧面呈波纹状。作为保持部件的该突起33与波形垫圈23的山部23a相对。由此，突起33比承载波形垫圈23的谷部23b的面A高。

但是，波形垫圈23被设定成在波形垫圈23被压缩时并不与突起33抵接的尺寸。

其它结构与实施形态1的电动机相同。

在该实施形态的电动机中，可获得与实施形态1的电动机相同的效果，而且，由于在衬垫31中仅突起33的厚度t较厚，因此在将垫圈及衬垫装配体32压入了轴承箱18内时，可获得更稳定的固定力。

另外，由于突起33的外周面呈波纹状，因此在将垫圈及衬垫装配体32压入轴承箱18内时的滑动接触面积小，相应地，能以更小的力压入。

实施形态3.

图8是本发明实施形态3的电动机的主要部分的侧剖视图，图9是表示图8的衬垫35的主视图，图10是表示图8的波形垫圈23的主视图。

在该实施形态中，在垫圈及衬垫装配体36中，衬垫35与框架侧轴承7抵接，波形垫圈23与轴承箱18的底面抵接。

在衬垫35的内径侧的、框架侧轴承7侧的周缘部上绕整个圆周形成有台阶37，波形垫圈23的弹力通过衬垫35传递给框架侧轴承7的外圈7b。

另外，在衬垫35的内径侧的、与框架侧轴承7相反侧的周缘部上绕整个圆周形成有壁38。该壁38对波形垫圈23的径向移动进行限制，壁38的高度比波形垫圈23被压缩后的高度低。

另外，在衬垫35外周面的三个部位上等间隔地形成有朝着径向突出的突起39。由于该突起39所产生的在轴承箱18内的衬垫35的固定力被设定成比波形垫圈23的预压力小，因此可将波形垫圈23的预压力对衬垫35的固定力的影响抑制得较小。

其它结构与实施形态1的电动机相同。

采用该实施形态的电动机，与实施形态1的电动机一样，对于轴承箱18的底面与滚动轴承7之间的轴线方向尺寸的变化，可通过调整衬垫35的厚度来确保合适的预压，可提高预压力的设定自由度。

另外，由于在衬垫35的外周面上形成有突起39，因此衬垫35和被压入到轴承箱18底面侧的波形垫圈23可与框架2一体地进行处理，可以在将框架2装配到外壳1上之前的任一工序中进行波形垫圈23向框架2的轴承箱18内的装配工序。

另外，在该实施形态的电动机中，也可与实施形态1、2一样，在衬垫35上形成扣合部24，并将波形垫圈23和衬垫35做成一体构造。

另外，在上述实施形态1、2的电动机中，将波形垫圈23和衬垫22、31用扣合部24形成一体构造的垫圈及衬垫装配体21、31，但也可以利用树脂将波形垫圈和衬垫一体成形，或者构成为波形垫圈和衬垫通过波形垫圈的谷部来连接的垫圈及衬垫装配体。

另外，作为使波形垫圈和衬垫形成一体的方法，可以用铁等金属来形成衬垫并用衬垫来铆接波形垫圈的谷部，也可以用磁体来构成衬垫，并用其磁力、或者粘结剂形成一体。

另外，在上述实施形态1～3的电动机中对收容在形成于框架2上的轴承箱18内的滚动轴承7进行了说明，当然，对于在外壳侧具有轴承箱的电动机，本发明也可应用于收纳在该轴承箱内的滚动轴承。

另外，在上述实施形态1～3的电动机中，滚动轴承7的外圈7b以间隙嵌合的形态嵌合在轴承箱18内，通过对该外圈7b施加来自波形垫圈23的弹力来抑制噪音，并将损失转矩增加量抑制在合适的值以内。

在该电动机中，例如当在外圈7b的周面上形成有阻止外圈7b的周向旋转并可使外圈7b沿轴线方向移动的卡合部时，可消除因外圈7b的周向旋转、振动而引起的噪音、以及因外圈7b和波形垫圈23在周向上的摩擦而引起的噪音，具有可进一步抑制噪音的效果。

Claims (9)

1.一种电动助力转向装置用电动机，其特征在于，包括：

转子；

壳体，该壳体收纳所述转子并具有轴承箱，该轴承箱收容有将所述转子的轴可旋转地支撑的滚动轴承；

圆环形状的波形垫圈，该波形垫圈设置在所述轴承箱的底面与所述滚动轴承之间，具有沿着周向交替起伏的多个山部和谷部，并对所述滚动轴承的外圈施加预压；以及

圆环形状的衬垫，该衬垫在所述轴承箱的所述底面与所述滚动轴承之间与所述波形垫圈抵接地设置，并对向所述外圈施加的所述预压进行调整，

所述衬垫用树脂形成，并利用在所述衬垫上形成的扣合部与所述波形垫圈卡合，

在所述衬垫上与所述扣合部相邻地形成有沿着扣合部贯穿的孔。

2.如权利要求1所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，所述波形垫圈和所述衬垫由一体构造的垫圈及衬垫装配体构成。

3.如权利要求1所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，在所述衬垫上设置有保持在所述轴承箱内的保持部件。

4.如权利要求3所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，所述衬垫用树脂形成，所述保持部件是形成在外周面上并与所述轴承箱的内壁面压接的突起。

5.如权利要求4所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，在所述衬垫上形成有在所述突起的附近沿着周向延伸的孔。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，在所述衬垫的内周缘部形成有壁，该壁用于限制所述波形垫圈的径向移动。

7.如权利要求1所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，在所述轴承箱内，所述衬垫的所述扣合部与所述波形垫圈之间的卡合解除，

所述衬垫与所述波形垫圈之间的卡合因所述波形垫圈的弹性变形所导致的内径扩大而解除。

8.如权利要求3至5、7中任一项所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，所述保持部件设置在所述波形垫圈的所述谷部的径线上。

9.如权利要求3至5、7中任一项所述的电动助力转向装置用电动机，其特征在于，所述保持部件设置在所述波形垫圈的所述山部的径线上。

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