JP2003102142A - ステップモータ - Google Patents

ステップモータ

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JP2003102142A
JP2003102142A JP2001291305A JP2001291305A JP2003102142A JP 2003102142 A JP2003102142 A JP 2003102142A JP 2001291305 A JP2001291305 A JP 2001291305A JP 2001291305 A JP2001291305 A JP 2001291305A JP 2003102142 A JP2003102142 A JP 2003102142A
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bearing guide
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holding
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ベアリングガイドを樹脂化しても高温時及び低
温時にベアリングガイドのがたつきが発生しないステッ
プモータを提供すること。 【解決手段】ステップモータは、ロータシャフト6を保
持するベアリング8と、ベアリング8を保持するベアリ
ングガイド10と、ベアリングガイド10の線膨張係数
とは十分に異なる線膨張係数を有し、ベアリングガイド
10を保持する金属製ガイド保持カラー13とを備え
る。ベアリングガイド10は、ガイド保持カラー13が
圧入される円周溝15aを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気還流制御弁な
ど温度変化の激しい環境下に置かれる装置用として好適
なステップモータであり、詳しくは、ステップモータに
おけるロータ保持部のベアリングガイドの改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の排気還流制御弁におけるモータ
のロータ保持部は、図6に示すように、ロータシャフト
6を保持するベアリング8と、ベアリング8を保持する
ベアリングガイド10と、ベアリングガイド10を保持
するガイド保持カラー13とを備え、インサート成形に
よりガイド保持カラー13をハウジング4内に収容保持
して構成される。ここで、ガイド保持カラー13として
は、通常、ロータの軸出し(芯出し)精度を高めるため
に金属製のものが用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成のロ
ータ保持部において、ベアリングガイド10及びガイド
保持カラー13の各材料の違いから両者の線膨張係数が
大きく異なるものであると、高温時(エンジン運転時)
又は低温時(エンジン暖気前)にベアリングガイド10
とガイド保持カラー13との間に隙間が生じ、ベアリン
グガイド10ががたついてロータシャフト6がステータ
3と干渉する不具合が発生するおそれがある。例えば、
ベアリングガイド10にPPS(ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂)、ガイド保持カラー13にSPC(冷間圧
延鋼板材)を用いた場合、SPCの線膨張係数がPPS
の線膨張係数よりも十分に小さいため、図7に示すよう
に、低温時にベアリングガイド10とガイド保持カラー
13との間に隙間50が生じてベアリングガイド10に
がたつきが発生し、また、ベアリングガイド10にポリ
エーテルニトリル樹脂、ガイド保持カラー13にアルミ
ニウムを用いた場合、アルミニウムの線膨張係数がポリ
エーテルニトリル樹脂の線膨張係数よりも十分に大きい
ため、高温時に、図7に示すように隙間50が生じてベ
アリングガイド10にがたつきが発生するおそれがあ
る。そのため、上記のような低温時及び高温時のベアリ
ングガイド10のがたつきを防止するためには、ベアリ
ングガイド10として、線膨張係数がガイド保持カラー
13の線膨張係数に近似した材料を用いる必要が生じ
る。
【0004】しかしながら、コスト低減などの要請から
ベアリングガイド10の樹脂化が求められているが、一
般に金属と比べ樹脂の線膨張係数は大きいことから、ベ
アリングガイド10を樹脂化することは困難になる。
【0005】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決し、ベアリングガイドを樹脂化しても高温時及び低温
時にベアリングガイドのがたつきが発生しないステップ
モータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のステップモータ
は、ロータシャフトを軸支するベアリングと、該ベアリ
ングを保持するベアリングガイドと、該ベアリングガイ
ドの線膨張係数とは十分に異なる線膨張係数を有し、該
ベアリングガイドを保持する金属製ガイド保持カラーと
を備え、前記ベアリングガイドは、前記ガイド保持カラ
ーが圧入される円周溝を有することを特徴とする。
【0007】前記円周溝には、円周方向に等間隔で複数
の凸部が形成されており、これらの凸部に前記ガイド保
持カラーが圧接する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0009】図1は、一実施形態に係るステップモータ
の断面図、図2は、ベアリングガイドとガイド保持カラ
ーの分解断面図、図3は、ベアリングガイドの平面図、
図4は、ベアリングガイドとガイド保持カラーとの結合
状態を示す断面図であって図3図示IV部分の断面図、図
5は、温度変化に対するベアリングガイドとガイド保持
カラーとの結合状態の変化を説明するための断面図をそ
れぞれ示す。
【0010】図1〜図5において、コイル1、ヨーク2
等からなるステータ3は、樹脂製ハウジング4内に収容
保持されている。ロータ5はロータシャフト6に圧入ま
たはインサート成形され、ロータシャフト6は図1の上
下二箇所でベアリング7、8の内輪7a、8aに挿入さ
れ、一方のベアリング7の外輪7bは、ハウジング4に
保持されたベアリング保持カラー9に圧入されており、
他方のベアリング8の外輪8bはベアリングガイド10
の上部円筒部11に挿入されている。上記他方のベアリ
ング8の外輪8bと上部円筒部11の底面との間には、
耐震用のスプリング12が挿入されている。
【0011】ベアリングガイド10は、後述するガイド
保持カラー13が金属例えばSPC(冷間圧延鋼板材)
を材料としているのに対し、樹脂例えばPPS(ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂)を材料として一体成形され
ており、上部円筒部11の下方に下部円筒部14を有す
るとともに下部円筒部14の外方にフランジ部15を有
する。下部円筒部14には、平面視略十文字状に配され
る切欠16(図3にその一部が表されている。)が形成
されており、この切欠16に平面視略十文字状のプレー
ト17(図1参照)がロータシャフト6の回転方向への
回動を規制されながらロータシャフト6の軸方向のみへ
移動できるよう収容されている。このプレート17の上
部の雌ねじ17aは、ロータシャフト6の下部(先端
部)の雄ねじ6aと噛み合っており、ロータシャフト6
が回転すると、雄ねじ6a及び雌ねじ17aを介してプ
レート17は軸方向へ移動する。
【0012】フランジ部15は、ガイド保持カラー13
の円筒部13aが圧入される円周溝15aを有する。円
周溝15aの複数箇所は、円筒部13aから下方へ伸び
たカシメアーム部13bをフランジ部15の下方へガイ
ドするための貫通孔15bになっており、これらの貫通
孔15bは円周方向に等間隔で形成されている。各カシ
メアーム部13bは、フランジ部15の下面15fにお
いて内側へカシメられベアリングガイド10の脱落を防
止する。また、円周溝15aを形成する外側の周面15
gには、円周方向に等間隔で複数の凸部15cが形成さ
れており、常温時、ガイド保持カラー13は、これらの
凸部15cと、円周溝15aを形成する内側の周面15
dとで挟持されている。フランジ部15の上面15eに
は、ガイド保持カラー13の円環状のフランジ部13c
が圧接している。
【0013】ガイド保持カラー13は、金属例えばSP
C(冷間圧延鋼板材)を材料としており、上述したよう
に、フランジ部15の円周溝15aに圧入される円筒部
13aと、円筒部13aの下端から下方へ伸び、貫通孔
15bを通ってフランジ部15の下面15fで内側へカ
シメられる複数のカシメアーム部13bと、円筒部13
aの上端から半径外方向へ伸び、フランジ部15の上面
15eに圧接される円板状のフランジ部13cとからな
る。円板状フランジ部13cは、図1に示すように、ス
テータ3とハウジング4とによって保持されており、ガ
イド保持カラー13及びベアリングガイド10はステー
タ3とともにハウジング4に固定されている。
【0014】上記のように構成されるステップモータに
おいて、ベアリングガイド10とガイド保持カラー13
は、常温時、図5(A)に示すような状態にあり、ガイ
ド保持カラー13の円筒部13aは、フランジ部15の
円周溝15aの凸部15cと円周溝15aの内側周面1
5dとの間で挟持され、ベアリングガイド10にがたつ
きは生じない。
【0015】また、ベアリングガイド10とガイド保持
カラー13は、高温時、図5(B)に示すような状態に
なる。つまり、ベアリングガイド10の材料であるPP
Sとガイド保持カラー13の材料であるSPCとでは、
PPSの方が線膨張係数が十分に大きいため、ベアリン
グガイド10の円周溝15aの外側周面15gの径と内
側周面15dの径がともにガイド保持カラー13の円筒
部13aの径と比べ十分に拡大することになり、したが
ってガイド保持カラー13はベアリングガイド10の円
周溝15aの内側周面15dと圧接状態となる。このた
め、常温時と同様、高温時にもベアリングガイド10に
がたつきは生じない。
【0016】また、ベアリングガイド10とガイド保持
カラー13は、低温時例えばエンジン暖気前、図5
(C)に示すような状態になる。つまり、上述したよう
なPPSとSPCの線膨張係数の十分な差により、ベア
リングガイド10の円周溝15aの外側周面15gの径
と内側周面15dの径がともにガイド保持カラー13の
円筒部13aの径と比べ十分に縮小することになり、し
たがってガイド保持カラー13はベアリングガイド10
の円周溝15aの凸部15cと圧接状態となる。このた
め、常温時及び高温時と同様、低温時にもベアリングガ
イド10にがたつきは生じない。
【0017】なお、ベアリングガイド10の材料はPP
Sに限定されるものではなく、金属製のガイド保持カラ
ー13の線膨張係数に対して十分に異なる線膨張係数を
有する樹脂又は金属であってもよい。
【0018】上記のように構成されるステップモータ
は、その製造時、図示しないが、ステータ3とガイド保
持カラー13を金型にセットし、ステータ3の内周面に
挿入される小径円柱部と、この小径円柱部から下方に伸
びガイド保持カラー13の内周面に挿入される大径円柱
部とからなる入れ子を用い、ハウジング4を成形するこ
とで、ステータ3の軸とガイド保持カラー13の軸つま
りロータ5の軸との軸合わせ(軸出しもしくは芯出し)
を精度よく行うことができる。
【0019】そして、ベアリングガイド10は、上記の
ようにガイド保持カラー13がハウジング4に収容保持
された後、図2に示すように、ガイド保持カラー13の
下方から、ガイド保持カラー13の円筒部13aをベア
リングガイド10の円周溝15aに圧入させ、最後にガ
イド保持カラー13のカシメアーム部13bをカシメる
ことによってガイド保持カラー13に固定される。ここ
で、円筒部13aを円周溝15aへ圧入する際、円筒部
13aは円周溝15aの凸部15cと内側周面15dと
の間に圧入されるため、凸部15cを設けないで圧入す
る場合と比べ、圧入荷重が低減し、円筒部13aの変形
を防止することができる。
【0020】本実施形態に係るステップモータの効果を
確認するために、本ステップモータを150℃の高温下
で2700時間放置し、その後常温(20℃)に戻した
ところ、ベアリングガイド10にがたつきは発生しなか
った。また、本ステップモータを120℃の高温下で1
時間作動させ、その後−30℃の低温下で作動させると
いう操作を500回繰り返すヒートショックテストを行
ったところ、その間ベアリングガイド10にがたつきは
発生しなかった。
【0021】以上説明したように、本実施形態に係るス
テップモータは、ロータシャフト6を保持するベアリン
グ8と、ベアリング8を保持するベアリングガイド10
と、ベアリングガイド10の線膨張係数とは十分に異な
る線膨張係数を有し、ベアリングガイド10を保持する
金属製ガイド保持カラー13とを備え、ベアリングガイ
ド10は、ガイド保持カラー13が圧入される円周溝1
5aを有するため、ガイド保持カラー13は、ガイド保
持カラー13とベアリングガイド10との線膨張係数の
大きさの差に基づいて、高温時にはベアリングガイド1
0の円周溝15aの内側周面15dと圧接し、低温時に
は円周溝15aの外側周面15gの凸部15cと圧接す
るようになり、ベアリングガイド10にがたつきが発生
しなくなる。また、ベアリングガイド10の材料とし
て、金属製ガイド保持カラー13の線膨張係数と十分に
異なる線膨張係数をもつものを選択可能になるため、ベ
アリングガイド10の樹脂化が可能となる。
【0022】また、円周溝15aには、円周方向に等間
隔で複数の凸部15cが形成されており、これらの凸部
15cにガイド保持カラー13が圧接するため、ガイド
保持カラー13を円周溝15aへ圧入する際の圧入荷重
を低減でき、ガイド保持カラー13の変形を防止するこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によると、ベアリングガイドを樹
脂化しても高温時及び低温時にベアリングガイドのがた
つきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るステップモータの断
面図である。
【図2】ベアリングガイドとガイド保持カラーの分解断
面図である。
【図3】ベアリングガイドの平面図である。
【図4】ベアリングガイドとガイド保持カラーとの結合
状態を示す断面図であって図3図示IV部分の断面図であ
る。
【図5】温度変化に対するベアリングガイドとガイド保
持カラーとの結合状態の変化を説明するための断面図で
あり、(A)は常温時、(B)は高温時、(C)は低温
時にそれぞれ対応する。
【図6】従来のモータのロータ保持部の断面図である。
【図7】同ロータ保持部の問題点を説明するための断面
図である。
【符号の説明】
6 ロータシャフト 8 ベアリング 10 ベアリングガイド 13 金属製ガイド保持カラー 15a 円周溝 15c 凸部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータシャフトを保持するベアリング
    と、 該ベアリングを保持するベアリングガイドと、 該ベアリングガイドの線膨張係数とは十分に異なる線膨
    張係数を有し、該ベアリングガイドを保持する金属製ガ
    イド保持カラーとを備え、 前記ベアリングガイドは、前記ガイド保持カラーが圧入
    される円周溝を有することを特徴とするステップモー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記円周溝には、円周方向に等間隔で複
    数の凸部が形成されており、これらの凸部に前記ガイド
    保持カラーが圧接することを特徴とする請求項1記載の
    ステップモータ。
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DE102004015541B4 (de) * 2003-04-01 2012-06-21 Aisan Kogyo K.K. Schrittmotor und Strömungsregelungsventil, das einen solchen Schrittmotor aufweist

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