JP2009124785A - 電動パワーステアリング装置用モータ - Google Patents

電動パワーステアリング装置用モータ Download PDF

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Abstract

【課題】軸受ボックスの底面と軸受との間の軸線方向の寸法の変化に対して、新たなウェーブワッシャを用意することなく、スペーサの厚さを調整することで、ころがり軸受の外輪に対して適正な予圧が確保される電動パワーステアリング装置用モータを得る。
【解決手段】この発明に係る電動パワーステアリング装置用モータは、ロータと、このロータを収納するとともに、前記ロータのシャフトを回転可能に支持したころがり軸受を収納した軸受ボックスを有するケースと、前記軸受ボックスの底面と前記ころがり軸受との間に設けられ、前記ころがり軸受の外輪に対して予圧を与える円環形状のウェーブワッシャ23と、前記軸受ボックスの前記底面と前記ころがり軸受との間であって前記ウェーブワッシャ23と当接して設けられ、前記外輪に加わる前記予圧を調整する円環形状のスペーサ22とを備えている。
【選択図】図4

Description

この発明は、ロータのシャフトを回転自在に支持したころがり軸受と、このころがり軸受を収納した軸受ボックスとの間に、前記ころがり軸受に対して予圧を与えるウェーブワッシャが設けられた電動パワーステアリング装置用モータに関するものである。
従来のモータとして、ロータを収納するケースに、ロータのシャフトを回転可能に支持したころがり軸受を収納した軸受ボックスが形成され、この軸受ボックスの底面ところがり軸受との間に外輪に対して予圧を与えるウェーブワッシャが設けられたモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−359945号公報
電動パワーステアリング装置に上記モータを用いた場合、ウェーブワッシャの弾性力によりころがり軸受の外輪に軸線方向に沿った付勢力を与えることで、外輪の径方向、周方向及び軸線方向の各振動に起因した騒音を抑制することができる。
しかしながら、このものの場合、ウェーブワッシャの予圧が適正値を超えた場合には、軸受の外輪、球及び内輪間の摩擦が増大し、それだけモータのロストルクが大きくなる。そのため、ハンドル操舵時の転追性が悪化し、運転者はハンドルが重く感じるようになる。
従って、電動パワーステアリング装置に上記モータを用いる場合には、騒音抑制効果を満たし、かつロストルク増加量を適正値内に抑えるためには、ウェーブワッシャの予圧を厳しく管理する必要がある。
このウェーブワッシャの予圧は、ウェーブワッシャ自身のばね定数と組み込まれたときの圧縮高さで決まるが、軸受ボックスの底面と軸受との間の軸線方向の寸法が変化した時にはウェーブワッシャの圧縮高さが変化するため、適正な予圧をかけるためにウェーブワッシャのばね定数を変更しなければならない。
そのため、ウェーブワッシャ自身の高さや厚みを変えた新たなウェーブワッシャを用意しなければならないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、例えば軸受ボックスの底面と軸受との間の軸線方向の寸法の変化に対して、新たな仕様のウェーブワッシャに変更することなく、スペーサの厚さを調整することで、ころがり軸受の外輪に対して適正な予圧が確保される電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
この発明に係る電動パワーステアリング装置用モータは、ロータと、このロータを収納するとともに、前記ロータのシャフトを回転可能に支持したころがり軸受を収納した軸受ボックスを有するケースと、前記軸受ボックスの底面と前記ころがり軸受との間に設けられ、周方向に交互に起伏する複数の山部及び谷部を有し、前記ころがり軸受の外輪に対して予圧を与える円環形状のウェーブワッシャと、前記軸受ボックスの前記底面と前記ころがり軸受との間であって前記ウェーブワッシャと当接して設けられ、前記外輪に加わる前記予圧を調整する円環形状のスペーサとを備えている。
この発明による電動パワーステアリング装置用モータによれば、例えば軸受ボックスの底面と軸受との間の軸線方向の寸法の変化に対して、新たな仕様のウェーブワッシャに変更することなく、スペーサの厚さを調整することで、適正な予圧が確保されるという効果がある。
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の電動パワーステアリング装置用モータ(以下、モータと略称する)を示す側断面図、図2は図1のスペーサ22を示す正面図、図3は図2の左側断面図、図4は図1のスペーサ・ワッシャ体21を示す斜視図である。
である。
このモータは、アルミニウム等の材料で作られたハウジング1と、このハウジング1に周縁部がねじ(図示せず)で固着された有底円筒形状のフレーム2と、このフレーム2の内壁面に固定されたステータ3と、このステータ3の片側側面に固定されたホルダ4と、このホルダ4の反ステータ3側で設けられたベース5とを備えている。
また、モータは、ハウジング1及びフレーム2で構成されたケースの中心軸線上に配置されハウジング側ころがり軸受6(以下、ハウジング側軸受と略称する)及びフレーム側ころがり軸受7(以下、フレーム側軸受と略称する)により回転自在に支持されたシャフト8と、このシャフト8にN極及びS極磁石が交互に接着され外周表面に保護チューブ(図示せず)が被覆されたロータ9と、シャフト8の端部に圧入されステアリング機構(図示せず)と連結されるボス10と、このボス10とシャフト8に圧入されたブッシュ11との間に設けられシャフト8の回転角度を検出する回転位置センサであるレゾルバ12とを備えている。
ハウジング1には、一端部にフレーム2と嵌合するフレーム側嵌合部40が形成され、他端部にステアリングギア側のハウジング(図示せず)と嵌合するギア側嵌合部41が形成されている。
ハウジング1のフレーム側嵌合部40には、Oリング42を介してフレーム2の端部が嵌着されており、ハウジング1の周縁部に複数個のねじ(図示せず)を螺着することで、密閉されたケースが形成されている。
ステータ3は、珪素鋼板が積層されているとともに軸線方向に延びたスロット(図示せず)が周方向に間隔をおいて形成されたコア13と、このコア13のスロットにボビン14を介して導線が巻回されて構成されたモータコイル15とを備えている。このモータコイル15のU相コイル部、V相コイル部及びW相コイル部はスター結線されており、それぞれのコイル部のコモン側はコモンターミナル15にヒュージングにより接続されている。
ステータ3は、鉄板を絞り加工して製作されたカップ状のフレーム2に圧入されており、フレーム2の底面部にはフレーム側軸受7を収納、保持する軸受ボックス18が形成されている。
フレーム2の底面部にはハウジング1とフレーム2とを嵌合する際に使用する穴19が空けられている。この穴19には、モータの防水を確保するためのゴム製のキャップ20が取り付けられている。
レゾルバ12は、シャフト8に圧入された楕円形状のレゾルバロータ16と、このレゾルバロータ16を囲ったレゾルバステータ17とを備えている。
ハウジング側軸受6は、内輪6aがシャフト8に圧入、固定され、外輪6bがハウジング1にコーキングによって固定されている。
フレーム側軸受7は、内輪7aがシャフト8に圧入、固定され、外輪7bが軸受ボックス18内に隙間ばめで嵌着されている。
フレーム側軸受7の側面と軸受ボックス18の底面との間には、図4に示すスペーサ・ワッシャ体21が設けられている。
以下、スペーサ・ワッシャ体21について、詳述する。
スペーサ・ワッシャ体21は、図2,3に示すスペーサ22にウェーブワッシャ23が組み付けられて、一体化されている。
円環状のスペーサ22は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ナイロン樹脂等の樹脂で成形されている。このスペーサ22の内周側縁部には、縁部に沿ってフレーム側軸受7側に延びた壁26が形成されている。
この壁26の高さは、ウェーブワッシャ23が圧縮された後の高さよりも低い。また、壁26により、ウェーブワッシャ23の径方向の移動が規制され、ウェーブワッシャ23は確実にフレーム側軸受7の外輪7bを押す位置に配置される。
この壁26の上端部には、径方向外側に折曲されたスナップフィット部24が周方向に等分間隔で三箇所形成されている。各スナップフィット部24の片側には、壁26を分断する孔25が形成されている。
スペーサ22の外周縁部には、スナップフィット部24と同じ経線上にそれぞれ径方向外側に突出した突起28が形成されている。この突起28は、軸受ボックス18内にスペーサ22を保持する保持手段であり、突起28とスナップフィット部24との間には、径方向に拡大した孔29が形成されている。この孔29により、スペーサ・ワッシャ体21を軸受ボックス18に圧入するときに、突起28及びその近傍のスペーサ22が径方向内側に撓み変形が容易となり、スペーサ・ワッシャ体21を小さな力で圧入することができる。
なお、突起28は保持手段の一例であり、保持手段として、スペーサの周面と軸受ボックスの内壁面との間を接着する接着剤であってもよいし、かしめであってもよい。
ウェーブワッシャ23は、金属板からなる略円環形状であり、周方向に沿って交互に起伏する、山部23a及び谷部23bを有する。谷部23bはスナップフィット部24と対応している。ウェーブワッシャ23の外径は、略スペーサ22の外径と略同一径であり、
ウェーブワッシャ23の内径は、略スペーサ22の壁26の外径と略同一径である。
スペーサ22にウェーブワッシャ23を組み付けるには、スナップフィット部24をウェーブワッシャ23の内径側まで達するように内側に撓み変形させ、この状態でスペーサ22に重ねるようにして押し込む。そして、ウェーブワッシャ23の谷部23bがスペーサ22の表面に当接した時点で、スナップフィット部24の径方向内側に加えた力を開放する。この結果、スナップフィット部24は弾性力で、力が加わる前の状態に戻り、スナップフィット部24はウェーブワッシャ23の谷部23bを係止し、スペーサ22にウェーブワッシャ23が組み付けられ、スペーサ・ワッシャ体21が形成される。
なお、この組み付け作業の際、孔25がスナップフィット部24の隣に形成されているので、スナップフィット部24は、軽い力でウェーブワッシャ23の内径側に撓み変形させることができる。
また、軽い力でスナップフィット部24を撓み変形させることでき、スナップフィット部24には大きな力を加わらないので、スナップフィット部24の破損を防止することができる。
次に、上記構成のモータの組立手順について説明する。
先ず、フレーム2の軸受ボックス18にスペーサ・ワッシャ体21を圧入する。この際、スペーサ22の突起28は、スナップフィット部24と同一経線上に形成されているので、ウェーブワッシャ23の谷部23bを押して圧入することで、スペーサ・ワッシャ体21は、円滑、確実に軸受ボックス18内に圧入される。
また、スペーサ・ワッシャ体21の圧入の際には、ウェーブワッシャ23は圧縮されるようなことはなく、ウェーブワッシャ23のばね力の低下を防止することができる。
その後、ステータ3をフレーム2に圧入する。
一方、シャフト8の一端部に、ハウジング1と一体のハウジング側軸受6、ブッシュ11、レゾルバロータ16、ボス10を圧入し、他端部にフレーム側軸受7を圧入する。
その後、ハウジング1と一体のシャフト8を、ホルダ4に固定されたステータ3の内部に挿入し、フレーム側軸受7を軸受ボックス18内に嵌入する。
このとき、フレーム2の一端部にハウジング1のフレーム側嵌合部40が嵌着される。
このフレーム側軸受7の嵌入の際には、ウェーブワッシャ23は、フレーム側軸受7とスペーサ22との間でフレーム側軸受7の外輪7bを通じて押圧され、内径が拡がり、スナップフィット部24との係止が解除される。
最後に、ハウジング1の周縁部に複数個のねじ(図示せず)を螺着することで、ハウジング1とフレーム2とは結合され、一体化される。
なお、ウェーブワッシャ23がスナップフィット部24に係止されたままの状態でもよい。
また、製造ラインのレイアウト上の制約等の理由により、フレーム2の単品時にスペーサ・ワッシャ体21を軸受ボックス18内に圧入できない場合には、スペーサ・ワッシャ体21の圧入は、フレーム2にステータ3を圧入後、フレーム2をハウジング1に組み付ける前であれば何れの工程でもよい。
上記構成の電動パワーステアリング装置用モータでは、電源線(図示せず)を通じてモータコイル15に電流が流れ、モータコイル15には回転磁界が生じる。この回転磁界に応じてロータ9は回転し、この回転力は、シャフト8を介してステアリング機構に伝達され、ステアリング機構のトルクアシストに供される。
以上説明したように、上記構成のモータによれば、軸受ボックス18ところがり軸受7との間に設けられ、外輪7bに加わる予圧を調整する円環形状のスペーサ22を備えたので、例えば軸受ボックス18の底面ところがり軸受7との間の軸線方向の寸法の変化に対してスペーサ22の厚さを調整することで、適正な予圧が確保され、予圧力の設定自由度が向上する。
また、ウェーブワッシャ23とスペーサ22とは、一体構造のスペーサ・ワッシャ体21で構成されているので、ウェーブワッシャ23及びスペーサ22は、モータの組立時に単品として取り扱うことができ、組立性が向上する。
また、スペーサ22の外周面には、突起28が形成されているので、スペーサ・ワッシャ体21をフレーム2と一体で取り扱うことができ、組立性が向上する。
また、スペーサ22は、樹脂で形成され、スペーサ22に形成されたスナップフィット部24により、ウェーブワッシャ23を係止するので、ウェーブワッシャ23及びスペーサ22は、簡単に一体化される。
また、スペーサ22は、スナップフィット部24に隣接してスナップフィット部24に沿って貫通した孔25が形成されているので、スナップフィット部24は、小さな力で撓み変形し、スペーサ22に対して所定の位置にウェーブワッシャ23を簡単に組み付けることができる。
また、スペーサ22は、突起28の近傍に周方向に延びた孔29が形成されているので、スペーサ22は、小さな力で撓み変形し、スペーサ・ワッシャ体21はフレーム2に簡単に組み付けることができる。
なお、スペーサ22の剛性は、孔29の大きさを変えることで、簡単に変えることができる。
また、スペーサ22は、内周縁部にウェーブワッシャ23の径方向の移動を規制する壁26が形成されているので、スペーサ22とウェーブワッシャ23とは簡単に同軸上に配置され、ころがり軸受7の外輪7bにウェーブワッシャ23の弾性力を確実に伝達することができる。
また、スペーサ22は、軸受ボックス18内では、スナップフィット部24によるウェーブワッシャ23との係止が解除されているので、スナップフィット部24の係止により生じる、ウェーブワッシャの予圧力の影響を受けず、より適切な予圧力を外輪7bに与えることができる。
また、スペーサ22は、ウェーブワッシャ23の変形による内径の拡大でウェーブワッシャ23との係止が解除されるので、軸受ボックス18内にスペーサ・ワッシャ体21が収納されているときには、ウェーブワッシャ23の爪部にウェーブワッシャ23からの弾性力が加わることはなく、その弾性力に起因して爪部が破損し、爪部による異物が発生するようなことはない。
また、保持手段である突起28は、ウェーブワッシャ23の谷部23bの径線上に設けられているので、スペーサ・ワッシャ体21を軸受ボックス18に組み付けるときに、山部23aを弾性変形させることなく、谷部23bを押圧して組み付けることができ、ウェーブワッシャ23の弾性力を低下させることなく、組み付けることができる。
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2のモータのスペーサ31を示す正面図、図6は図5の左側断面図、図7は図5のスペーサ・ワッシャ体32を示す斜視図である。
この実施の形態では、スペーサ31の外周縁部には、各スナップフィット部24の隣接した経線間に中間を通る経線上にそれぞれ径方向外側に延びた突起33が形成されている。突起33の外周側面は波目状になっている。保持手段である、この突起33は、ウェーブワッシャ23の山部23aと対向している。これにより、突起33はウェーブワッシャ23の谷部23bが受ける面Aより高くすることがでる。
但し、ウェーブワッシャ23が圧縮された時に、ウェーブワッシャ23は突起33には当接しない寸法設定となっている。
その他の構成は、実施の形態1のモータと同様である。
この実施の形態のモータでは、実施の形態1のモータと同様の効果を得ることができるとともに、スペーサ31は、突起33のみ厚みtが厚いので、スペーサ・ワッシャ体32を軸受ボックス18内に圧入した時に、より安定した固定力を得ることができる。
また、突起33の外周面は波目状になっているので、スペーサ・ワッシャ体32を軸受ボックス18内に圧入する時の摺接面積が小さく、それだけより小さい力で圧入することができる。
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3のモータの要部側断面図、図9は図8のスペーサ35を示す正面図、図10は図8のウェーブワッシャ23を示す正面図である。
この実施の形態では、スペーサ・ワッシャ体36は、スペーサ35がフレーム側軸受7に当接し、ウェーブワッシャ23が軸受ボックス18の底面に当接している。
スペーサ35の内径側であってフレーム側軸受7側の周縁部には、全周にわたって段差37が形成されており、ウェーブワッシャ23の弾性力はスペーサ35を介してフレーム側軸受7の外輪7bに伝達される。
また、スペーサ35の内径側であって反フレーム側軸受7側の周縁部には、全周にわたって壁38が形成されている。この壁38は、ウェーブワッシャ23の径方向の移動を規制しており、また壁38の高さは、ウェーブワッシャ23が圧縮された後の高さよりも低い。
また、スペーサ35の外周面には、等分間隔で径方向に突出した突起39が3箇所に形成されている。この突起39による軸受ボックス18内でのスペーサ35の固定力は、ウェーブワッシャ23による予圧力よりも低い設定となっているので、ウェーブワッシャ23による予圧力におけるスペーサ35の固定力による影響を低く抑えることができる。
その他の構成は実施の形態1のモータと同様である。
この実施の形態のモータによれば、実施の形態1のモータと同様に、軸受ボックス18の底面ところがり軸受7との間の軸線方向の寸法の変化に対してスペーサ35の厚さを調整することで、適正な予圧が確保され、予圧力の設定自由度が向上する。
また、スペーサ35の外周面には、突起38が形成されているので、軸受ボックス18の底面側に押し込まれたウェーブワッシャ23とともにスペーサ35はフレーム2と一体で取り扱うことができ、ウェーブワッシャ23及びフレーム2の軸受ボックス18内への組み付け工程は、フレーム2をハウジング1に組み付ける前であれば、何れの工程でもよい。
なお、この実施の形態のモータでも、実施の形態1,2と同様に、スペーサ35にスナップフィット部24を形成し、ウェーブワッシャ23とスペーサ35とを一体構造にしてもよい。
なお、上記実施の形態1,2のモータでは、ウェーブワッシャ23とスペーサ22,31とをスナップフィット部24を用いて一体構造であるスペーサ・ワッシャ体21,31を構成したが、ウェーブワッシャとスペーサとを樹脂により一体成形し、ウェーブワッシャの谷部を通じてウェーブワッシャとスペーサとが接続された、スペーサ・ワッシャ体を構成してもよい。
他にも、ウェーブワッシャとスペーサとを一体化する手段として、スペーサを鉄等の金属とし、ウェーブワッシャの谷部をスペーサでかしめてもよいし、スペーサを磁石で構成し、この磁力を用いてもよいし、接着剤を用いてもよい。
また、上記実施の形態1〜3のモータでは、フレーム2に形成された軸受ボックス18内に収納されたころがり軸受6について説明したが、この発明は、ハウジング側に軸受ボックスを有するモータの場合には、その軸受ボックスに収納されたころがり軸受にも適用できるのは勿論である。
また、上記各実施の形態1〜3のモータでは、ころがり軸受7の外輪7bが軸受ボックス18内に隙間ばめで嵌着されており、この外輪7bにウェーブワッシャ23からの弾性力を付勢することで、騒音の抑制し、ロストルク増加量を適正値内に抑えている。
このモータに、例えば外輪7bの周方向の回転を阻止するも、軸線方向の移動を可能にする係止部を外輪7bの周面に形成した場合には、外輪7bの周方向の回転、振動による騒音の発生、外輪7bとウェーブワッシャ23との周方向の摩擦による騒音の発生が無くなり、より騒音を抑制することができるという効果がある。
この発明の実施の形態1の電動パワーステアリング装置用モータを示す側断面図である。 図1のスペーサを示す正面図である。 図2の左側断面図である。 図1のワッシャ・スペーサ組立体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態2の電動パワーステアリング装置用モータのスペーサを示す正面図である。 図5の左側断面図である。 図5のワッシャ・スペーサ組立体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態3の電動パワーステアリング装置用モータの要部側断面図である。 図8のスペーサを示す正面図である。 図8のウェーブワッシャを示す正面図である。
符号の説明
1 ハウジング(ケース)、2 フレーム(ケース)、6 ハウジング側ころがり軸受、7 フレーム側ころがり軸受、8 シャフト、9 ロータ、18 軸受ボックス、21,32,36 スペーサ・ワッシャ体、22,31,35 スペーサ、23 ウェーブワッシャ、23a 山部、23b 谷部、24 スナップフィット部、25 孔、28,33,39 突起(保持手段)、29 孔、26,38 壁。

Claims (12)

  1. ロータと、
    このロータを収納するとともに、前記ロータのシャフトを回転可能に支持したころがり軸受を収納した軸受ボックスを有するケースと、
    前記軸受ボックスの底面と前記ころがり軸受との間に設けられ、周方向に交互に起伏する複数の山部及び谷部を有し、前記ころがり軸受の外輪に対して予圧を与える円環形状のウェーブワッシャと、
    前記軸受ボックスの前記底面と前記ころがり軸受との間であって前記ウェーブワッシャと当接して設けられ、前記外輪に加わる前記予圧を調整する円環形状のスペーサとを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
  2. 前記ウェーブワッシャと前記スペーサとは、一体構造のスペーサ・ワッシャ体で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  3. 前記スペーサは、前記軸受ボックス内に保持される保持手段が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  4. 前記スペーサは、樹脂で形成され、スペーサに形成されたスナップフィット部により、前記ウェーブワッシャを係止することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  5. 前記スペーサは、前記スナップフィット部に隣接してスナップフィット部に沿って貫通した孔が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  6. 前記スペーサは、樹脂で形成され、前記保持手段は、外周面に形成され、前記軸受ボックスの内壁面を圧接した突起であることを特徴とする請求項3に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  7. 前記スペーサは、前記突起の近傍に周方向に延びた孔が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  8. 前記スペーサは、内周縁部に前記ウェーブワッシャの径方向の移動を規制する壁が形成されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  9. 前記スペーサは、前記軸受ボックス内では、前記スナップフィット部による前記ウェーブワッシャとの係止が解除されていることを特徴とする請求項4または5に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  10. 前記スペーサは、前記ウェーブワッシャの弾性変形による内径の拡大で前記ウェーブワッシャとの係止が解除されていることを特徴とする請求項9に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  11. 前記保持手段は、前記ウェーブワッシャの前記谷部の径線上に設けられていることを特徴とする請求項3〜10の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  12. 前記保持手段は、前記ウェーブワッシャの前記山部の径線上に設けられていることを特徴とする請求項3〜10の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
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