JP2007135342A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、軸受と軸受収納部との間の衝突を防止し、軸受から軸受収納部に伝達される振動を効果的に低減できる回転電機を得る。
【解決手段】負荷側軸受７は、その径方向最外周壁面を負荷側軸受収納部６の相対する径方向内周壁面と離間させ、かつ、その軸方向端面を負荷側軸受収納部６の相対する軸方向内壁面と離間させて負荷側軸受収納部６に収納されている。そして、第１制振部材３０が、負荷側軸受７の径方向最外周壁面と負荷側軸受収納部６の径方向内周壁面とに密接して両壁面間に介装されて、負荷側軸受７が負荷側軸受収納部６に保持されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用交流発電機、車両用交流電動機、車両用交流電動発電機などの回転電機に関し、特にアマチュアのシャフトを軸支する軸受部における音・振動低減構造に関するものである。

従来の第１の回転電機では、玉軸受と回転子軸とが接触する面および玉軸受と軸受ハウジング部とが接触する面の少なくとも一方に、これらの間に相対すべりによる粘性減衰力を発生させる制振材を軸方向に所定の間隔を有して配設していた。これにより、玉軸受の外輪の外周面と軸受ハウジングの内周面との間に相対すべりによる粘性減衰力を発生させ、玉通過や内輪および外輪のうねりに起因する振動や騒音を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の第２の回転電機では、反負荷側軸受の外輪と反負荷側軸受収納部との間に、外輪と反負荷側収納部との間の隙間を確保して衝突を防ぐ衝突防止部材を配設し、シャフトの半径方向の振動に起因した衝突音の発生を低減していた（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−６６３００号公報 特開２０００−１６６１６９号公報

従来の第１の回転電機では、玉軸受の外輪の外周面と軸受ハウジングの内周面とが接触しているので、振動する玉軸受と軸受ハウジングとの金属衝突に起因する衝突音が発生してしまうとともに、制振材による振動エネルギーの吸収が不十分となり、軸受から軸受ハウジングに伝達される振動を十分に低減できないという問題があった。

また、従来の第２の回転電機では、外部装置の軸線とボスの軸線とが一致しないと、ボスは外部装置から偏心荷重を受ける。これにより、シャフトは、負荷側軸受を支点とした揺動力を受けるため、負荷側軸受を強固に固定する必要があることから、衝突防止部材を負荷側軸受の外輪と負荷側軸受収納部との間には配設せず、衝突防止部材は、反負荷側軸受の外輪と反負荷側軸受収納部との間にのみ配設されています。そこで、負荷側軸受の外輪の外周面は、負荷側軸受収納部の内周面に接しており、負荷側では、シャフトの半径方向の振動に起因した衝突音および振動伝達が発生してしまっていた。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、負荷側および反負荷側において、軸受の径方向最外周壁面と軸受収納部の相対する径方向内周壁面との間に第１制振部材を介在させ、軸受収納部に対して離間させて軸受を該軸受収納部に収納、保持させるようにして、軸受と軸受収納部との直接的な接触を防ぎ、さらに軸受から軸受側収納部に伝達される振動を効果的に低減できる回転電機を得ることを目的とする。

この発明は、アマチュアのシャフトが一対の軸受収納部のそれぞれに収納、保持されている一対の軸受に軸支されてなる回転電機において、上記一対の軸受のそれぞれが、その径方向最外周壁面と上記軸受収納部の相対する径方向内周壁面との間に第１制振部材を介在させて、該径方向最外周面を該径方向内周壁面と離間させ、かつ、その軸方向端面を該軸受収納部の相対する軸方向内壁面と離間させて該軸受収納部に収納、保持されているものである。

この発明によれば、軸受と軸受収納部とが離間しているので、振動が軸受に伝達されても、軸受と軸受収納部との金属衝突が回避され、衝突音の発生が阻止される。また、振動が軸受に伝達されると、第１制振部材がその振動エネルギーを吸収し、軸受から軸受収納部に伝達される振動が効果的に低減される。

以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置用モータ（以下電動モータと称する）を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る電動モータにおける軸受周りを示す要部断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電動モータにおける部材の構造を説明する図であり、図３の（ａ）は断面図を示し、図３の（ｂ）は正面図を示している。

図１において、電動モータ１は、有底円筒状のヨーク２と、このヨーク２の内周壁面に周方向に所定の間隔で配列されて固定された４極の界磁永久磁石３と、ヨーク２の開口部にねじ４により締着固定されたハウジング５と、ハウジング５の中央部に形成された負荷側軸受収納部６内に収納、保持された負荷側軸受７とヨーク２の底部中央部に形成された反負荷側軸受収納部８内に収納、保持された反負荷側軸受９とに両端を回転自在に支持されてヨーク２内に配設されたシャフト１０と、このシャフト１０に固定されて界磁永久磁石３の内周側に配設されるアマチュア１１と、シャフト１０の負荷側軸受７側に固着された整流子１２と、この整流子１２の表面にスプリング１３の弾性力により当接されるブラシ１４と、このブラシ１４を保持するブラシホルダ１５と、負荷側軸受７から延出するシャフト１０の端部に固定されたボス１６と、リード線１７が貫通したグロメット１８とを備えている。また、アマチュア１１は、シャフト１０の軸方向に延びるスロットを有するコア１９と、導線をスロットに巻回して構成された巻線２０とを備えている。

負荷側軸受７は、外輪２１と内輪２２との間に転動体である複数個の玉２３を配置して構成された転がり軸受である。そして、負荷側軸受７は、第１制振部材３０を介在させて負荷側軸受収納部６に収納、保持されている。
この第１制振部材３０は、図３に示されるように、負荷側軸受７の外輪２１に外嵌状態に装着される円環部３１と、円環部３１の一端面から内周側に延設され、外輪２１の一端面に当接するリング状のフランジ部３２と、円環部３１の他端面から内周側に延設され、外輪２１の他端面に弾性係止されるフック部３３と、を備えている。そして、スリット３４が、円環部３１の他端から一端側に延びるように、かつ、周方向に等角ピッチで複数形成されている。これにより、円環部３１の他端側が周方向に複数に分割され、その分割部がそれぞれフック部３３を構成している。そこで、フック部３３の弾性力が確保される。

この第１制振部材３０は、負荷側軸受７にその軸方向一端側から圧入される。この時、第１制振部材３０は、まず、フック部３３がその弾性力により口開き状に変形して外輪２１に乗り上げ、外輪２１の外周壁面上を軸方向他端側に移動する。そして、フック部３３が外輪２１の軸方向他端に到達すると、その復元力により円筒状に復元し、第１制振部材３０が負荷側軸受７に嵌着される。この時、フランジ部３２が外輪２１の一端面に当接し、円環部３１が外輪２１の外周壁面に当接し、フック部３３が外輪２１の他端面に当接しており、第１制振部材３０の抜けが防止されている。そして、第１制振部材３０が嵌着された負荷側軸受７は、図２に示されるように、ハウジング５の負荷側軸受収納部６内に圧入される。さらに、シャフト１０の一端が、負荷側軸受７の内輪２２に圧入される。

また、反負荷側軸受９も、同様に構成された転がり軸受であり、第１制振部材３０を介在させて反負荷側軸受収納部８に収納、保持されている。そして、シャフト１０の他端が、反負荷側軸受９の内輪に圧入される。

ここで、第１制振部材３０は、弾性を有する材料で作製され、振動を減衰する機能と、外輪２１と負荷側軸受収納部６（反負荷側軸受収納部８）との振動に起因した衝突音を減少する機能とを有している。そして、弾性を有する材料としては、例えばＣＲ（chloroprene rubber）、ＥＰＤＭ（ethylene-propylene-diene methylene linkage）などのゴム、ＰＡ（polyamide）、ＰＢＴ（polybutyleneterephthalate）などの樹脂を用いることができる。
また、この第１制振部材３０は、負荷側（反負荷側）軸受外周面を覆うことで、揺動力を吸収して受けるようにしたので、反負荷側軸受９と反負荷側軸受収納部８との間に加えて、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間にも介装させることできる。

このように構成された電動モータ１では、負荷側軸受７は、その径方向最外周壁面である外輪２１の外周壁面が負荷側軸受収納部６の相対する径方向内周壁面と離間し、かつ、その軸方向端面である外輪２１の端面が負荷側軸受収納部６の相対する軸方向内壁面と離間して負荷側軸受収納部６内に収納されている。そして、第１制振部材３０の円環部３１が、外輪２１の外周壁面と負荷側軸受収納部の内周壁面とに密接して両壁面間に圧入されて、負荷側軸受７が負荷側軸受収納部６に保持されている。また、反負荷側軸受９も、同様に、第１制振部材３０を介在させて反負荷側軸受収納部８に保持されている。
そしては、電流がリード線１７からブラシ１４および整流子１２を介して巻線２０に供給される。そして、アマチュア１１は、電磁作用によりシャフト１０と共に回転する。このシャフト１０の回転力がボス１６を介して外部装置（図示せず）に伝達される。

ここで、外部装置の軸線とボス１６の軸線とが一致しないと、ボス１６は外部装置から偏心加重を受ける。これにより、シャフト１０は、負荷側軸受７を支点とした揺動力を受ける。この時、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間に介装されている第１制振部材３０が負荷側軸受７に作用する揺動力により弾性変形し、負荷側軸受７に作用する揺動力、即ち振動エネルギーが吸収される。これにより、負荷側軸受７に作用する揺動力が負荷側軸受収納部６を介してハウジング５に伝達されるのが抑制される。また、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間に径方向隙間が第１制振部材３０により確保され、負荷側軸受７が負荷側軸受収納部６に衝突する金属衝突音の発生が防止される。

また、アマチュア１１に作用する半径方向の磁気吸引力が周方向に変動し、振動がアマチュア１１に生じる。この振動が、アマチュア１１からシャフト１０を介して負荷側軸受７に伝達される。この時、第１制振部材３０が弾性変形し、振動エネルギーが吸収される。これにより、負荷側軸受７に作用する振動が負荷側軸受収納部６を介してハウジング５に伝達されるのが抑制される。また、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間に径方向隙間が第１制振部材３０により確保され、この振動に起因する負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との金属衝突音の発生が防止される。

さらに、ブラシ１４が回転する整流子１２に摺接することにより、ブラシ摺接音が発生する。そして、このブラシ摺接音は、シャフト１０を介して負荷側軸受７に伝達され、第１制振部材３０により吸収される。

また、反負荷側においても、同様に、反負荷側軸受９に伝達された振動が反負荷側軸受収納部８に伝達されるのが抑制される。そして、反負荷側軸受９と反負荷側軸受収納部８との金属衝突音の発生も防止される。

このように、この実施の形態１によれば、第１制振部材３０が負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間に介装され、負荷側軸受７が負荷側軸受収納部６に隙間を確保して収納され、さらに、第１制振部材３０が反負荷側軸受９と反負荷側軸受収納部８との間に介装され、反負荷側軸受９が反負荷側軸受収納部８に隙間を確保して収納されている。そこで、負荷側軸受７および反負荷側軸受９に伝達された振動や音は、弾性を有する第１制振部材３０により吸収され、ハウジング５およびヨーク２への伝達が抑制される。さらに、振動する負荷側軸受７および反負荷側軸受９の外輪２１と負荷側軸受収納部６および反負荷側軸受収納部８との金属衝突が第１制振部材３０により回避され、金属衝突に起因する衝突音の発生が防止される。

また、第１制振部材３０は、負荷側軸受７および反負荷側軸受９の外輪２１の外周壁面に密接する内径形状に形成された円環部３１と、外輪２１の一端面に密接するように円環部３１の一端に形成されたフランジ部３２と、外輪２１の他端面に係合するように円環部３１の他端に形成されたフック部３３を備えているので、第１制振部材３０を負荷側軸受７および反負荷側軸受９に装着した際に、第１制振部材３０の抜けが防止される。
また、第１制振部材３０は、スリット３４が円環部３１の他端側を周方向に複数に分離するように形成されているので、第１制振部材３０の負荷側軸受７および反負荷側軸受９への装着性が向上される。

なお、上記実施の形態１では、負荷側軸受および反負荷側軸受が転動体として玉を用いるものとして説明しているが、転動体として玉に代えてころを用いてもよい。
また、上記実施の形態１では、負荷側軸受、反負荷側軸受および第１制振部材を別部品として作製するものとして説明しているが、第１制振部材を作製する際に、負荷側軸受および反負荷側軸受と一体にモジュール成形するようにしてもよい。この場合、部品点数が削減され、組立性が向上される。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る電動モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。
図４において、第１制振部材３０Ａは、１つおきのフック部３３が切り欠かれている点を除いて、第１制振部材３０と同様に作製されている。そして、第２制振部材３５が、フック部３３の各切り欠き部の領域で、負荷側軸受７の外輪２１の他端面と負荷側軸受収納部６の外輪２１に対向する軸方向内壁面との間に両壁面に密接して介装されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に、第１制振部材３０Ａの円環部３１が外輪２１の外周壁面と負荷側軸受収納部６の内周壁面との間に介装されているので、シャフト１０を介して負荷側軸受７に伝達されるラジアル方向の振動エネルギーが第１制振部材３０の円環部３１の弾性変形により吸収される。さらに、第２制振部材３５が外輪２１の他端面と負荷側軸受収納部６の軸方向内壁面との間に介装されているので、シャフト１０を介して負荷側軸受７に伝達されるスラスト方向の振動エネルギーが第２制振部材３５の弾性変形により吸収される。
さらに、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との径方向隙間が円環部３１により確保され、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６と軸方向隙間が第２制振部材３５により確保されているので、負荷側軸受７と負荷側軸受収納部６との間の衝突が防止される。
従って、電動モータの音や振動がより低減される。

なお、上記実施の形態２では、第２制振部材を負荷側軸受と負荷側軸受収納部との軸方向に相対する壁面間に配設するものとしているが、さらに、第２制振部材を反負荷側軸受と反負荷側軸受収納部との軸方向に相対する壁面間に配設してもよい。

実施の形態３．
この実施の形態３では、図５に示されるように、第１制振部材３０が嵌着された負荷側軸受７を負荷側軸受収納部６に圧入した後、負荷側軸受収納部６にコーキング加工（カシメ）を施して第１制振部材３０を負荷側軸受収納部６に固定している。図５中、３６がカシメ部である。また、図示していないが、反負荷側においても、反負荷側軸受収納部８にコーキング加工（カシメ）が施され、第１制振部材３０が反負荷側軸受収納部８に固定されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３によれば、第１制振部材３０がカシメ部３６により負荷側軸受収納部６および反負荷側軸受収納部８に固定されているので、電動モータの運転中における第１制振部材３０の抜けが確実に防止される。

実施の形態４．
この実施の形態４では、図６に示されるように、係合凸部３７が第１制振部材３０の円環部３１の一端側外周部に突設され、係合凹部３８が負荷側軸受７の内周壁面に凹設されている。そして、第１制振部材３０が嵌着された負荷側軸受７を負荷側軸受収納部６に圧入した際に、係合凸部３７が係合凹部３８に嵌め込まれ、第１制振部材３０を負荷側軸受収納部６に固定している。また、図示していないが、反負荷側においても、係合凸部３７が第１制振部材３０の円環部３１に突設され、係合凹部３８が反負荷側軸受９に凹設され、係合凸部３７が係合凹部３８に嵌め込まれ、第１制振部材３０が反負荷側軸受収納部８に固定されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４によれば、第１制振部材３０の係合凸部３７が負荷側軸受収納部６および反負荷側軸受収納部８の係合凹部３８に嵌め込まれて、第１制振部材３０が負荷側軸受収納部６および反負荷側軸受収納部８にスナップフィット固定されているので、電動モータの運転中における第１制振部材３０の抜けが確実に防止されるとともに、シャフト１０周りの第１制振部材３０の回転が確実に阻止される。

なお、上記実施の形態４では、係合凸部を第１制振部材に設け、係合凹部を負荷側軸受収納部および反負荷側軸受収納部に設けるものとしているが、係合凸部を負荷側軸受収納部および反負荷側軸受収納部に設け、係合凹部を第１制振部材に設けるようにしてもよい。

実施の形態５．
この実施の形態５では、図７に示されるように、第１制振部材３０が嵌着された負荷側軸受７をハウジング５の負荷側軸受収納部６内に圧入した後、Ｅリング３９を装着している。また、図示していないが、反負荷側においても、第１制振部材３０が嵌着された反負荷側軸受９を反負荷側軸受収納部８内に圧入した後、Ｅリング３９を装着している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態５によれば、第１制振部材３０がＥリング３９により負荷側軸受収納部６および反負荷側軸受収納部８に固定されているので、電動モータの運転中における第１制振部材３０の抜けが確実に防止される。
ここで、上記実施の形態３〜５では、第１制振部材の負荷側軸受収納部への固定方法が第１制振部材の反負荷側軸受収納部への固定方法と同じものとして説明しているが、第１制振部材の軸受収納部への固定方法は負荷側と反負荷側とで異なるようにしてもよい。つまり、上記実施の形態３〜５で説明した固定方法を適宜選択して、第１制振部材を異なる方法で負荷側軸受収納部および反負荷側軸受収納部に固定してもよい。

実施の形態６．
この実施の形態６では、図８に示されるように、転がり軸受で構成された負荷側軸受７に代えて滑り軸受で構成された負荷側軸受７Ａを用いている。また、図示していないが、反負荷側においても、反負荷側軸受が、転がり軸受で構成された軸受に代えて、滑り軸受で構成された軸受が用いられている。ここで、滑り軸受とは、焼結含油金属と呼ばれる多孔質中に潤滑油を含ませた材料を円筒体（スリーブ）に作製したものである。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態６においても、上記実施の形態１と同様に、負荷側軸受および反負荷側軸受と負荷側軸受収納部および反負荷側軸受収納部との衝突が防止され、負荷側軸受および反負荷側軸受から負荷側軸受収納部および反負荷側軸受収納部に伝達される振動が低減される。

なお、上記各実施の形態では、電動パワーステアリング装置用モータについて説明しているが、本発明は、車両用始動電動機、車両用交流発電機、車両用交流電動発電機等の回転電機に適用しても同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置用モータを示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける部材の構造を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。 この発明の実施の形態３に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。 この発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。 この発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。 この発明の実施の形態６に係る電動パワーステアリング装置用モータにおける軸受周りを示す要部断面図である。

符号の説明

６ 負荷側軸受収納部、７，７Ａ 負荷側軸受、８ 反負荷側軸受収納部、９ 反負荷側軸受、１０シャフト、１１ アマチュア、３０，３０Ａ 第１制振部材、３５ 第２制振部材、３６ カシメ部、３７ 係合凸部、３８ 係合凹部、３９ Ｅリング。

Claims (6)

1. アマチュアのシャフトが一対の軸受収納部のそれぞれに収納、保持されている一対の軸受に軸支されてなる回転電機において、
   上記一対の軸受のそれぞれが、その径方向最外周壁面と上記軸受収納部の相対する径方向内周壁面との間に第１制振部材を介在させて、該径方向最外周面を該径方向内周壁面と離間させ、かつ、その軸方向端面を該軸受収納部の相対する軸方向内壁面と離間させて該軸受収納部に収納、保持されていることを特徴とする回転電機。
2. 第２制振部材が上記軸受の軸方向端面と上記軸受収納部の軸方向内壁面との間に介在されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記第１制振部材がコーキングにより上記軸受収納部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
4. 係合凹部又は係合凸部が上記軸受収納部に設けられ、係合凸部又は係合凹部が上記第１制振部材に設けられ、上記係合凹部と上記係合凸部との嵌合により上記第１制振部材が上記軸受収納部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
5. 上記第１制振部材が上記軸受収納部に装着されたＥリングにより該軸受収納部に固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
6. 上記第１制振部材が上記軸受に一体に成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。

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