CN103118923B - 电动动力转向装置用电动机 - Google Patents

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Abstract

包括：外壳侧轴承，该外壳侧轴承配置于转子的轴的输出侧，并支承于与框架连接的外壳，所述转子配置于框架内；以及框架侧轴承，该框架侧轴承配置于转子的轴的与输出侧相反的一侧，并由支承于框架的外圈及内圈构成，对电动机进行控制的电子控制单元与转子配置在同轴上，还包括：轴承箱，该轴承箱对框架侧轴承进行支承，并在与框架侧轴承的侧部之间形成有有底部；轴向弹性体，该轴向弹性体配置于轴承箱的有底部，并对框架侧轴承的外圈施加轴向的压力；以及径向弹性体，该径向弹性体配置于框架侧轴承的外圈的外周侧，并施加与轴向正交的方向的压力。

Description

电动动力转向装置用电动机
技术领域
本发明涉及一种电动动力转向装置用电动机，其具有配置于框架内的转子、配置于该转子的输出侧轴并支承于与框架连接的外壳的第一轴承、配置于转子的反输出侧轴并由支承于框架的外圈及内圈构成的第二轴承，对电动机进行控制的电子控制单元与转子配置在同轴上。
背景技术
作为现有的电动动力转向装置用电动机，在收容转子的框架上形成有将轴承的外圈收容成不能旋转但能沿轴向移动的轴承凹部，该轴承将转子的轴支承成能旋转，通过在该轴承凹部与轴承之间夹装波形垫圈，并利用该波形垫圈对轴承的外圈施加压力，来提高耐振性。
专利文献1：日本专利特开2002－359945号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述现有例的电动动力转向装置用电动机中，利用波形垫圈的弹性力对轴承的外圈沿轴向施加压力，来抑制因外圈的径向、周向及轴向的各振动而引起的噪声。
然而，因电动机结构的变化、高输出化等使电动机的全长伸长而造成轴向尺寸偏差增加和由此产生的轴向压力的减小，使外圈的径向、周向及轴向的各振动增加，为了应对这些各振动增加的状况，显著损害了利用波形垫圈的轴向施压抑制噪声的效果。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能抑制因轴承外圈的径向、周向及轴向的各振动而引起的噪声的电动动力转向装置用电动机。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的电动动力转向装置用电动机包括：转子，该转子配置于框架内；外壳侧轴承，该外壳侧轴承配置于上述转子的轴的输出侧，并支承于与上述框架连接的外壳；以及框架侧轴承，该框架侧轴承配置于上述转子的上述轴的与输出侧相反的一侧，并由支承于上述框架的外圈及内圈构成，对电动机进行控制的电子控制单元与上述转子配置在同轴上，其特征是，还包括：轴承箱，该轴承箱对上述框架侧轴承进行支承，并形成有有底部，在该有底部与上述框架侧轴承的侧部之间具有空隙；轴向弹性体，该轴向弹性体配置于上述轴承箱的有底部，并对上述框架侧轴承的外圈施加轴向的压力；以及径向弹性体，该径向弹性体配置于上述框架侧轴承的外圈的外周侧，并施加与上述轴向正交的方向的压力。
另外，本发明的电动动力转向装置用电动机包括：转子，该转子配置于框架内；外壳侧轴承，该外壳侧轴承配置于上述转子的轴的输出侧，并支承于与上述框架连接的外壳；以及框架侧轴承，该框架侧轴承配置于上述转子的上述轴的与输出侧相反的一侧，并由支承于上述框架的外圈及内圈构成，对电动机进行控制的电子控制单元在上述转子的上述轴的与输出侧相反的一侧与上述转子配置在同轴上，其特征是，还包括：轴承箱，该轴承箱对上述框架侧轴承进行支承，并形成有有底部，在该有底部与上述框架侧轴承的侧部之间具有空隙；轴向弹性体，该轴向弹性体配置于上述轴承箱的有底部，并对上述框架侧轴承的外圈施加轴向的压力；以及径向弹性体，该径向弹性体配置于上述框架侧轴承的外圈的外周侧，并施加与上述轴向正交的方向的压力。
发明效果
根据本发明的电动动力转向装置用电动机，包括：对框架侧轴承的外圈施加轴向的压力的轴向弹性体；以及配置于框架侧轴承的外圈的外周侧并施加与轴向正交的方向的压力的径向弹性体，因此，能吸收轴向的尺寸偏差，并能抑制因轴承外圈的径向、周向及轴向的各振动而引起的噪声。
附图说明
图1是表示本发明实施方式一的电动动力转向装置用电动机的剖视图。
图2是表示本发明实施方式二的电动动力转向装置用电动机的剖视图。
图3是表示本发明实施方式二的电动动力转向装置用电动机中的框架侧轴承及分解器(resolver)周边的结构的剖视图。
图4是表示本发明实施方式三的电动动力转向装置用电动机中的O形环所形成的径向弹性体的剖视图。
图5是表示本发明实施方式四的电动动力转向装置用电动机中的径向弹性体的配置的剖视图。
图6是表示本发明实施方式五的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
图7是表示本发明实施方式六的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
图8是表示本发明实施方式七的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
具体实施方式
实施方式一
以下，根据图1对本发明实施方式一进行说明，但在各图中，对于相同或相当的构件、部位标注相同符号来进行说明。图1是表示本发明实施方式一的电动动力转向装置用电动机的剖视图。
图1是本发明实施方式一的电动动力转向装置用电动机(以下简称为电动机)。在该电动机中，铝等材料制成的外壳1、对电动机进行控制的电子控制单元(Electronic Control Unit、以下简称为ECU)27以及圆筒形状的框架2分别用螺钉(未图示)固接在一起。电动机包括：固定于框架2的内壁面的定子3；以及固定于该定子3的一侧侧面的保持件4。
另外，用保持件4保持的终端端子5与电源供给部(未图示)连接。
另外，电动机包括：轴8，该轴8被配置在由外壳1及框架2构成的壳体的中心轴线上，并被外壳侧轴承6及框架侧轴承7支承成能自由旋转；转子9，该转子9的N极和S极磁体交替地粘接于该轴8，并在外周表面覆盖有保护管；轴套10，该轴套10被压入轴8的端部，并与转向机构(未图示)连接；分解器12，该分解器12是设于轴套10与压入于轴8的衬套11之间并对轴8的旋转角度进行检测的旋转位置检测装置。
外壳侧轴承6位于转子9的轴8的输出侧，框架侧轴承7位于转子9的轴8的与输出侧相反的一侧。
ECU27被配置成与转子9的轴8同轴，图中作为一例示出了配置于转子9的轴8的输出侧、即外壳1与框架2之间的情况。ECU27配置于由铝等材料制成的ECU壳体28内，在ECU壳体28的一端部形成有与框架2嵌合的框架侧嵌合部40，在外壳1的另一端部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。
定子3包括：层叠有硅钢板并在周向上隔着间隔形成有沿轴线方向延伸的狭槽(未图示)的铁心13；以及在该铁心13的狭槽中隔着绝缘体14卷绕有导线而构成的电动机线圈15。该电动机线圈15的U相线圈部、V相线圈部及W相线圈部具有被Δ连接的结构。
定子3被压入对铁板进行拉深加工而制作出的杯状的框架2。在该框架2上形成有轴承箱18，该轴承箱18对框架侧轴承7进行收容、支承，并形成有与框架侧轴承7的侧部之间具有空隙的有底部18a。另外，在框架2上开设有在将ECU壳体28与该框架2嵌合时使用的孔(未图示)。在该孔(未图示)上安装有用于确保电动机防水的橡胶制的盖(未图示)。
分解器12包括：被压入于轴8的分解器转子16；将该分解器转子16围住的分解器定子17。
外壳侧轴承6是由内圈6a、外圈6b、滚珠6c构成的滚动轴承，内圈6a压入、固定于轴8，外圈6b通过填隙方法固定于外壳1。框架侧轴承7是由内圈7a、外圈7b、滚珠7c构成的滚动轴承，内圈7a压入、固定于轴8，外圈7b通过间隙配合嵌接于轴承箱18内。
在框架侧轴承7与轴承箱18的有底部18a的底面之间的空隙中安装有用于对转子9的轴8施加轴向的压力的轴向弹性体21，在框架侧轴承7的外周侧、即框架侧轴承7的外圈7b的外周面与轴承箱18的靠近框架侧轴承7的外周侧的一侧、即与框架侧轴承7的外圈7b的外周面相对的一侧之间设有径向弹性体22，该径向弹性体22用于对转子9的轴8施加与轴向正交的方向、即径向的压力。
框架侧轴承7的外圈7b通过间隙配合嵌接于轴承箱18内，因此，存在微小的间隙。当电动机旋转时，由于转子9的轴8的轴心与粘贴于转子9表面的磁体的重心之间的偏差、定子3与转子9的磁力的不平衡，会产生半径方向激振力。
因该半径方向激振力，会产生转子9的抖动而使框架侧轴承7在轴承箱18内部移动，因此，在框架侧轴承7的外圈7b－轴承箱18之间以及框架侧轴承7的外圈7b－框架侧轴承7内部的滚珠7c－框架侧轴承7的内圈7a之间会产生碰撞，从而会因由该碰撞引起的冲击而产生振动、噪声。
另外，由于将ECU27配置于转子9的轴8的输出侧、即外壳1与框架2之间，因此，轴向的公差偏差较大，框架侧轴承7与轴承箱18之间的间隙可能会变动，以这点为原因而可能会使上述振动、噪声进一步增大。
如图1所示，通过将轴向弹性体21设置在框架侧轴承7与轴承箱18的有底部18a的底面之间的空隙中，在能吸收因轴向的尺寸公差而产生的偏差的量的同时，还能对框架侧轴承7的外圈7b施加轴向的压力。通过对框架侧轴承7的外圈7b施加轴向的压力，能约束框架侧轴承7的外圈7b，并能抑制框架侧轴承7的外圈7b与框架侧轴承7的滚珠7c的碰撞，从而能获得可抑制振动、噪声的效果。
然而，由于吸收轴向的公差偏差，可能会使轴向的施压降低，但通过将径向弹性体22设置于框架侧轴承7的外圈7b的外周面与轴承箱18的和框架侧轴承7的外圈7b的外周面相对的一侧之间，能抑制框架侧轴承7的外圈7b－轴承箱18之间的直接碰撞，从而能获得可抑制振动、噪声的效果。
通过将上述轴向弹性体21及径向弹性体22组合来使用，能吸收轴向的尺寸偏差，并能同时抑制作为振动及噪声的原因的、框架侧轴承7的外圈7b－轴承箱18之间以及框架侧轴承7的外圈7b－框架侧轴承7的滚珠7c－框架侧轴承7的内圈7a之间的两种碰撞，从而能获得可显著地抑制振动、噪声的效果。
实施方式二
根据图2及图3对本发明的实施方式二进行说明。图2是表示本发明实施方式二的电动动力转向装置用电动机的剖视图。图3是表示本发明实施方式二的电动动力转向装置用电动机的框架侧轴承及分解器周边的结构的剖视图。
在上述各图中，电动动力转向装置用电动机包括：由铝等材料制成的外壳1；周缘部用螺钉(未图示)固接于该外壳1的圆筒形状的框架2；固定于该框架2的内壁面的定子3；以及固定于该定子3的一侧侧面的保持件4。
在框架2的转子9的轴8的输出侧利用螺钉(未图示)固接、配置有对电动机进行驱动控制的ECU27。另外，轴8被配置在由外壳1及ECU壳体28构成的壳体的中心轴线上，并被外壳侧轴承6及框架侧轴承7支承成能自由旋转。
外壳侧轴承6位于转子9的轴8的输出侧，框架侧轴承7位于转子9的轴8的与输出侧相反的一侧。另外，分解器12形成为配置于框架侧轴承7的后方的结构。
如图2所示，即便在ECU27配置于转子9的轴8的与输出侧相反的一侧的情况下，如上述实施方式一那样，与ECU27配置于转子9的轴8的与输出侧相反的一侧的情况相同，也可能会因半径方向激振力而在框架侧轴承7的外圈7b－轴承箱18之间以及框架侧轴承7的外圈7b－框架侧轴承7的滚珠7c－框架侧轴承7的内圈7a之间产生碰撞进而导致振动、噪声，因轴向的尺寸伸长而产生尺寸公差偏差进而导致振动、噪声进一步增大。
然而，在该实施方式二中，与上述实施方式一相同，由于将轴向弹性体21设置于框架侧轴承7与轴承箱18的有底部18a的底面之间的空隙，且将径向弹性体22设置于框架侧轴承7的外圈7b的外周面与轴承箱18的和框架侧轴承7的外圈7b的外周面相对的一侧之间，因此，能吸收轴向的尺寸偏差，并能同时抑制作为振动及噪声的原因的、框架侧轴承7的外圈7b－轴承箱18之间以及框架侧轴承7的外圈7b－框架侧轴承7的滚珠7c－框架侧轴承7的内圈7a之间的两种碰撞，从而能获得可显著地抑制振动、噪声的效果。
图3是表示本实施方式二的框架侧轴承及分解器周边的结构的剖视图。这样，在将ECU27配置于转子9的轴8的与输出侧相反的一侧的情况下，与上述实施方式一比较可知，对轴8的旋转角度进行检测的旋转位置检测装置即分解器12与框架侧轴承7的距离显著接近。在该情况下，可想到框架侧轴承7的振动会传递至分解器12，而使旋转位置检测精度产生误差。
因此，通过将轴向弹性体21和径向弹性体22设置于框架侧轴承7，能抑制振动，因此，也能对传递至分解器12的振动进行抑制。另外，对于上述实施方式一中的分解器12的配置结构也能期待相同的效果。
由于上述实施方式一、二均在框架侧轴承7与轴承箱18的有底部18a的底面之间压缩轴向弹性体21，来对框架侧轴承7的外圈7b施加轴向的压力，因此，例如能使用波形垫圈、碟形弹簧、板簧等。能通过改变弹簧件、改变形状来容易地进行轴向的施压设计。
实施方式三
根据图4对本发明的实施方式三进行说明。图4是表示本发明实施方式三的电动动力转向装置用电动机中的O形环所形成的径向弹性体的剖视图。
该实施方式三中的径向弹性体23适于采用柔软的材质(弹性系数较低)，例如，由橡胶材料、树脂材料形成。
例如，若使用在框架侧轴承7的外圈7b的外周面设置槽、且预先将由O形环构成的径向弹性体23一体化的框架侧轴承7，则在进行组装时无需分别组装框架侧轴承7和径向弹性体23，从而能提高组装性且能获得抑制碰撞的效果。
另外，通过改变径向弹性体23即O形环的材质，能容易地调节恰当的径向的施压。
实施方式四
根据图5对本发明的实施方式四进行说明。图5是表示本发明实施方式四的电动动力转向装置用电动机中的径向弹性体的剖视图。
轴向弹性体21不仅具有在框架侧轴承7的外圈7b－框架侧轴承7的滚珠7c－框架侧轴承7的内圈7a之间抑制碰撞的效果，还具有通过朝框架侧轴承7的外圈7b施加轴向的压力，利用对框架侧轴承7产生的力矩来对框架侧轴承7施加保持力的效果。因从该轴向弹性体21受到的轴向的压力而产生的框架侧轴承7的径向保持力在框架侧轴承7的后方距负载产生点的距离较短，因此，力矩所形成的保持力较小。
另一方面，在框架侧轴承7的前方，距负载产生点的距离较长，因此，容易受到力矩所形成的保持力。
如图5所示，通过将安装于框架侧轴承7的径向弹性体23配置于比框架侧轴承7的中心位置P更靠轴承箱18的有底部18a侧的位置，能更有效地填补因从轴向弹性体21受到的轴向的压力而产生的框架侧轴承7的径向保持力减小的量。
在上述实施方式中，对由O形环构成径向弹性体23的情况进行了说明，但即便不是O形环，也能获得相同的效果。因此，当然也能用不与框架侧轴承7一体、而是分体的构件来构成。
实施方式五
根据图6对本发明的实施方式五进行说明。图6是表示本发明实施方式五的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
在上述实施方式一～实施方式四中，对将轴向弹性体21和径向弹性体22作为分体构件的实施方式进行了说明，但若使用图6所示的弹性体42，则能使用一个构件来施加轴向压力和径向压力。弹性体42采用在作为轴向弹性体21使用的波形垫圈上安装有多个爪42a的结构。这些爪42a因被插入框架2与框架侧轴承7之间而作为径向弹性体起作用。
根据上述结构，在将框架侧轴承7组装于框架2之前，能在利用弹性体42的爪42a保持住框架侧轴承7的状态下一体地进行组装，因此，能提高组装性。
另外，在组装之后，爪42a作为径向弹性体起作用，因此，能用一个构件施加轴向压力及径向压力。另外，爪42a被轴承箱18和框架侧轴承7夹持保持，但也能同时保持经由爪42a施加轴向压力的波形垫圈部，因此，还能获得防止波形垫圈的位置偏离的效果。
实施方式六
根据图7对本发明的实施方式六进行说明。图7是表示本发明实施方式六的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
图7中示出了在作为轴向弹性体21使用的波形垫圈上安装有隔板43而一体化的结构。采用在该隔板43上带有多个爪43a的结构，这些爪43a因被插入框架2与框架侧轴承7之间而作为径向弹性体起作用。另外，隔板43由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、尼龙树脂等树脂成形。
根据该结构，通过使作为轴向弹性体21使用的波形垫圈与隔板43一体化，能实现与上述实施方式五相同的组装性的提高。另外，作为隔板43的效果，除了轴向弹性体21的自然长度、厚度、材质以外，还能利用隔板43的高度来调节轴向的变位，因此，具有可提高预压力的设定自由度的效果。另外，隔板43的爪43a能获得与上述实施方式五中的弹性体42的爪42a相同的效果。
实施方式七
根据图8对本发明的实施方式七进行说明。图8是表示本发明实施方式七的电动动力转向装置用电动机中的弹性体的立体图。
图8中示出了在框架2的保持框架侧轴承7的面、即轴承箱18的侧面上与上述实施方式五中的弹性体42的爪42a或隔板43的爪43a的位置一致地设有槽44的结构。
通过使用该结构，即便带有弹性体42的爪42a或隔板43的43a，也能容易地将与弹性体42及轴向弹性体21一体的隔板43组装于框架2。另外，在上述结构中，采用了用爪保持框架侧轴承7的结构，但也能用轴承箱18的侧面和弹性体42的爪42a或隔板43的43a这两部分来保持框架侧轴承7。这样，通过设置与弹性体42的爪42a或隔板43的43a配合的槽，可容易地插入弹性体42或隔板43。另外，在上述结构中，用爪保持框架侧轴承7，但也能通过设置槽44用爪以外的部分保持框架侧轴承7。
工业上的可利用性
本发明适于实现能抑制因轴承外圈的径向、周向及轴向的各振动而引起的噪声的电动动力转向装置用电动机。

Claims (17)

1.一种电动动力转向装置用电动机，包括：
转子，该转子配置于框架内；
外壳侧轴承，该外壳侧轴承配置于所述转子的轴的输出侧，并支承于与所述框架连接的外壳；以及
框架侧轴承，该框架侧轴承配置于所述转子的所述轴的与输出侧相反的一侧，并由支承于所述框架的外圈及内圈构成，
对电动机进行控制的电子控制单元在所述转子的所述轴的输出侧与所述转子配置在同轴上，
其特征在于，所述电动动力转向装置用电动机还包括：
轴承箱，该轴承箱对所述框架侧轴承进行支承，并形成有有底部，在该有底部与所述框架侧轴承的侧部之间具有空隙；
轴向弹性体，该轴向弹性体配置于所述轴承箱的有底部，并对所述框架侧轴承的外圈施加轴向的压力；以及
径向弹性体，该径向弹性体配置于所述框架侧轴承的外圈的外周侧，并均等地施加与所述轴向正交的方向的压力。
2.一种电动动力转向装置用电动机，包括：
转子，该转子配置于框架内；
外壳侧轴承，该外壳侧轴承配置于所述转子的轴的输出侧，并支承于与所述框架连接的外壳；以及
框架侧轴承，该框架侧轴承配置于所述转子的所述轴的与输出侧相反的一侧，并由支承于所述框架的外圈及内圈构成，
对电动机进行控制的电子控制单元在所述转子的所述轴的与输出侧相反的一侧与所述转子配置在同轴上，
其特征在于，所述电动动力转向装置用电动机还包括：
轴承箱，该轴承箱对所述框架侧轴承进行支承，并形成有有底部，在该有底部与所述框架侧轴承的侧部之间具有空隙；
轴向弹性体，该轴向弹性体配置于所述轴承箱的有底部，并对所述框架侧轴承的外圈施加轴向的压力；以及
径向弹性体，该径向弹性体配置于所述框架侧轴承的外圈的外周侧，并均等地施加与所述轴向正交的方向的压力。
3.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
使用分解器来作为对所述轴的旋转角度进行检测的旋转位置检测装置。
4.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述轴向弹性体由波形垫圈或碟形弹簧构成。
5.如权利要求3所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述轴向弹性体由波形垫圈或碟形弹簧构成。
6.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述径向弹性体由O形环构成，该O形环与设于所述框架侧轴承的外圈的外周面上的槽嵌合而与所述框架侧轴承的外圈一体化。
7.如权利要求3所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述径向弹性体由O形环构成，该O形环与设于所述框架侧轴承的外圈的外周面上的槽嵌合而与所述框架侧轴承的外圈一体化。
8.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述径向弹性体配置于比所述框架侧轴承的中心位置更靠所述轴承箱的有底部侧的位置。
9.如权利要求3所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
所述径向弹性体配置于比所述框架侧轴承的中心位置更靠所述轴承箱的有底部侧的位置。
10.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
采用在所述轴向弹性体上带有爪的结构，所述爪因被插入所述框架与所述框架侧轴承之间而作为所述径向弹性体起作用。
11.如权利要求3所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
采用在所述轴向弹性体上带有爪的结构，所述爪因被插入所述框架与所述框架侧轴承之间而作为所述径向弹性体起作用。
12.如权利要求1或2所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
采用在所述轴向弹性体上安装隔板并在所述隔板上带有爪的结构，所述爪因被插入所述框架与所述框架侧轴承之间而作为所述径向弹性体起作用。
13.如权利要求3所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
采用在所述轴向弹性体上安装隔板并在所述隔板上带有爪的结构，所述爪因被插入所述框架与所述框架侧轴承之间而作为所述径向弹性体起作用。
14.如权利要求10所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
在对所述框架侧轴承进行保持的所述框架的面上配置有与所述爪配合的槽。
15.如权利要求11所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
在对所述框架侧轴承进行保持的所述框架的面上配置有与所述爪配合的槽。
16.如权利要求12所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
在对所述框架侧轴承进行保持的所述框架的面上配置有与所述爪配合的槽。
17.如权利要求13所述的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，
在对所述框架侧轴承进行保持的所述框架的面上配置有与所述爪配合的槽。
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