JP2010187492A - 電動機及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、静粛性に優れた電動機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】シャフト６４と、フロントベアリング６１及びリアベアリング５９と、ケース５２と、を備え、シャフト６４の出力取出側の部分がフロントベアリング６１を介してケース５２に支持される一方、シャフト６４の出力取出側とは反対側の部分がリアベアリング５９を介してケース５２に支持されてなる電動機１３である。フロントベアリング６１の内輪７１をシャフト６４に圧入固定し、フロントベアリング６１の外輪７２をケース５２に加締めにて固定し、リアベアリング５９の内輪７５をシャフト６４に接着固定し、リアベアリング５９の外輪７６をケース５２に圧入固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機及び電動パワーステアリング装置に関する。

電動機は、出力性能は勿論のこと、用途によっては静粛性が求められることがある。例えば、車両の電動パワーステアリング装置用の電動機は、車室内又は車室近傍に配置されることになるため、動作時に騒音が発生すると、車室にいる乗員に不快感を与える可能性がある。

このため、現在においては、電動機の騒音を抑制することを目的とした種々の技術が提案されている。例えば、シャフトをケースに支持するためのベアリングに内部隙間が生じると、この内部隙間に起因した叩き音が発生することがあるため、ウェーブワッシャ等を用いてベアリングに軸方向の予圧を付加することにより、ベアリングの内部隙間を低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２９５５号公報

しかし、前記した特許文献１に記載されたような従来の技術においては、ウェーブワッシャ等の外部部品でベアリングを押し付けることにより、ベアリングの内部隙間を低減させているものの、ベアリングを完全に固定しているわけではないため、依然として、内部隙間に起因した叩き音が発生していた。また、前記した従来の技術においては、ベアリングに予圧を付加するためにウェーブワッシャ等の外部部品を使用する必要があったため、電動機の製作費用が嵩むとともに電動機重量が増大していた。

本発明は、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、静粛性に優れた電動機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

前記的を達成するために、本発明に係る第一の電動機は、シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、シャフトの出力取出側の部分がフロントベアリングを介してケースに支持される一方、シャフトの出力取出側とは反対側の部分がリアベアリングを介してケースに支持されてなる電動機であって、フロントベアリング及びリアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、フロントベアリングの内輪がシャフトに圧入固定される一方、フロントベアリングの外輪がケースに加締めにて固定され、リアベアリングの内輪がシャフトに接着固定される一方、リアベアリングの外輪がケースに圧入固定されてなるものである。

また、本発明に係る第二の電動機は、シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、シャフトの出力取出側の部分がフロントベアリングを介してケースに支持される一方、シャフトの出力取出側とは反対側の部分がリアベアリングを介してケースに支持されてなる電動機であって、フロントベアリング及びリアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、フロントベアリングの内輪がシャフトに接着固定される一方、フロントベアリングの外輪がケースに圧入固定され、リアベアリングの内輪がシャフトに圧入固定される一方、リアベアリングの外輪がケースに加締めにて固定されてなるものである。

かかる構成によれば、フロントベアリングの内輪がシャフトに、フロントベアリングの外輪がケースに、リアベアリングの内輪がシャフトに、リアベアリングの外輪がケースに、各々積極的に固定されるため、ベアリングの内部隙間を抑制した状態を維持することができる。従って、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、高い静粛性を実現させることができる。また、ウェーブワッシャ等の外部部品を用いる必要がないため、電動機の製作費用の節減や電動機重量の低減が可能となる。

前記第一又は第二の電動機において、フロントベアリング又はリアベアリングをシャフトに接着固定する際に、シャフト軸方向の予圧を付加することが好ましい。

このようにすると、ベアリングの内部隙間をさらに低減させることができるので、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を一層効果的に抑制することができる。また、予圧を付加する際にウェーブワッシャ等で強く押し付けていないため、ロストルクの低減が可能となる。

また、本発明に係る第三の電動機は、シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、シャフトの出力取出側の部分がフロントベアリングを介してケースに支持される一方、シャフトの出力取出側とは反対側の部分がリアベアリングを介してケースに支持されてなる電動機であって、フロントベアリング及びリアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、フロントベアリングの内輪がシャフトに圧入固定される一方、フロントベアリングの外輪が固定部材によりケースに固定され、リアベアリングの内輪がシャフトに圧入固定される一方、リアベアリングの外輪がケースに加締めにて固定されてなるものである。

かかる構成によれば、フロントベアリングの内輪がシャフトに、フロントベアリングの外輪がケースに、リアベアリングの内輪がシャフトに、リアベアリングの外輪がケースに、各々積極的に固定されるため、ベアリングの内部隙間を格段に低減させることができる。従って、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、高い静粛性を実現させることができる。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置であって、前記第一、第二又は第三の電動機を備えるものである。

かかる構成によれば、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができる電動機を採用するため、静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

本発明によれば、ベアリングの内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、静粛性に優れた電動機及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。 図４に示す電動モータのフロントベアリングの外輪とモータケースとの固定方式を説明するためのものであり、（Ａ）はモータケースに形成された溝部の拡大断面図、（Ｂ）は型止め輪の一部拡大断面図、（Ｃ）は型止め輪により溝部に外輪が固定された状態を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電動機及びこれを備えた電動パワーステアリング装置の各実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０について説明する。

本実施形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置１０は、図１に示すように、ステアリング系（ステアリングシャフト１１、ハウジング１２、ラック・ピニオン式運動変換機構２０、ウォーム減速機構３０等からなる構成）と、このステアリング系に操舵補助トルクを与えるパワーアシスト用の電動モータ１３と、トルクセンサ４０と、を備えている。

ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力軸１１ａと、ステアリング出力軸１１ｂと、を有しており、ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支持されている。ハウジング１２は、車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。ステアリング入力軸１１ａは、その上端に、図示していないステアリングホイールが固定されることとなり、ステアリングホイールと同期回転する。

ステアリング入力軸１１ａとステアリング出力軸１１ｂとは、トルクセンサ４０のトーションバーを介して連結されている。ステアリングホイールからステアリング入力軸１１ａを経てステアリング出力軸１１ｂに伝達される操舵トルクは、トルクセンサ４０により検出される。そして、図示していないＥＣＵが、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力を制御する。

ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部が設けられたピニオン軸２２と、ラック軸２１及びピニオン軸２２を支承する筒状のケース２３と、を有している。ラック・ピニオン式運動変換機構２０のラック軸２１の両端側に設けられた図示していないナックルには、前輪のホイールが取り付けられる。

ピニオン軸２２とステアリング出力軸１１ｂの下端とは、２個の自在継手１５，１６及び連結部材１７で連結されている。また、ステアリング出力軸１１ｂの軸方向の中間位置には、ウォーム減速機構３０が配置され、このウォーム減速機構３０を介して電動モータ１３から、ステアリング出力軸１１ｂに対して操舵補助トルクが付与される。

次いで、本実施形態に係る電動モータ１３について説明する。

電動モータ１３（ブラシレスモータ）は、本発明における（第一の）電動機に相当するものであり、図２に示すように、略有底円筒状のケース本体５０と、このケース本体５０の開口側に取り付けられる略円環状のフランジ５１と、を有するモータケース５２を備えている。

ケース本体５０は、モータ軸方向に沿う円筒状の胴部５３と、胴部５３のモータ軸方向の一側を閉塞する底部５４と、胴部５３のモータ軸方向の他側から半径方向に突出するフランジ部５５と、を有しており、胴部５３の内周面にはステータ５６が固定されている。

ケース本体５０の底部５４の中央には、開口とは反対側に有底円筒状に突出するベアリングハウジング５８が形成されている。ベアリングハウジング５８は、内側にリアベアリング５９を保持する。

フランジ５１の内周部には、フロントベアリング６１が保持されている。そして、フランジ５１に保持されたフロントベアリング６１と、ケース本体５０に保持されたリアベアリング５９と、により、ロータ６３と一体回転するシャフト６４がモータケース５２に回転可能に支持される。シャフト６４はフランジ５１から外側に突出しており、この突出部分がウォーム減速機構３０に出力する出力取出側の出力取出端６５となっている。

フロントベアリング６１とロータ６３との間の空間には、回転位置検出機構６７が設けられている。回転位置検出機構６７は、シャフト６４に固定されるセンサロータ６８と、ケース本体５０に固定されてセンサロータ６８の回転位置を検出するセンサ本体６９と、を有している。

シャフト６４の出力取出端６５側の部分をフランジ５１に支持するフロントベアリング６１は、円環状をなして半径方向内側に配置される内輪７１と、円環状をなして半径方向外側に配置される外輪７２と、内輪７１と外輪７２との間に保持される複数の球状の転動体７３と、を有している。

フロントベアリング６１の内輪７１は、シャフト６４に圧入固定されている。また、フロントベアリング６１の外輪７２は、フランジ５１に加締めにて固定されている。加締め固定のため、フランジ５１の内周部は、ケース本体５０側の大径内径部８０と、ケース本体５０とは反対側の小径内径部８１と、これらの境界の軸直交方向に沿う段部８２と、を有する段差形状を有している。そして、大径内径部８０の内側に、フロントベアリング６１の外輪７２が径方向に隙間をもって挿入され、フランジ５１の大径内径部８０の端部（小径内径部８１と反対側の端部）が中心軸線側に加締められることにより加締部８７が形成され、加締部８７と段部８２と大径内径部８０とにより外輪７２が固定される。

シャフト６４の出力取出端６５とは反対側の部分をケース本体５０に支持するリアベアリング５９は、円環状をなして半径方向内側に配置される内輪７５と、円環状をなして半径方向外側に配置される外輪７６と、内輪７５と外輪７６との間に保持される複数の球状の転動体７７と、を有している。

リアベアリング５９の内輪７５は、シャフト６４に接着固定されている。シャフト６４は、出力取出端６５とは反対側の端部が小径軸部８４とされ、他の部分がこれより大径の大径軸部８５とされており、これらの境界に軸直交方向に沿う段部８６が形成された段差形状を有している。そして、リアベアリング５９の内輪７５にシャフト６４の小径軸部８４が径方向に隙間をもって挿入され、この挿入のための隙間に接着剤８８が充填され、この接着剤８８の硬化により内輪７５とシャフト６４とが接着固定される。また、リアベアリング５９の外輪７６は、ケース本体５０に圧入固定されている。

組み付け時には、シャフト６４にフロントベアリング６１の内輪７１を圧入固定しておくとともに、ケース本体５０にリアベアリング５９の外輪７６を圧入固定しておく。そして、フランジ５１の大径内径部８０内に、フロントベアリング６１の外輪７２を挿入しフランジ５１を加締めて加締部８７を形成する。この状態で、シャフト６４の小径軸部８４を、リアベアリング５９の接着剤８８が塗布された内輪７５に挿入しつつ、フランジ５１をケース本体５０に取り付ける。その後、接着剤８８が硬化するのを待つ。

以上の実施形態に係る電動モータ１３においては、フロントベアリング６１の内輪７１がシャフト６４に、フロントベアリング６１の外輪７２がモータケース５２に、リアベアリング５９の内輪７５がシャフト６４に、リアベアリング５９の外輪７６がモータケース５２に、各々積極的に固定されるため、ベアリング６１、５９の内部隙間を抑制した状態を維持することができる。従って、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、高い静粛性を実現させることができる。また、ウェーブワッシャ等の外部部品を用いる必要がないため、電動モータ１３の製作費用の節減や重量低減が可能となる。

なお、シャフト６４、フロントベアリング６１及びリアベアリング５９のモータケース５２への組み付け時に、フロントベアリング６１及びリアベアリング５９にシャフト軸方向の予圧を付加しながら、リアベアリング５９の内輪７５とシャフト６４との間の接着剤８８の硬化を待つこともできる。このようにすると、ベアリング６１、５９の内部隙間をさらに低減させることができるので、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を一層効果的に抑制することができる。また、予圧を付加する際にウェーブワッシャ等で強く押し付けていないため、ロストルクの低減が可能となる。

また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができる電動モータ１３を採用するため、静粛性に優れたものとなる。

＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータのベアリングの固定方式を変更したものであり、その他の構成については実質的に同一である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係る電動モータ１３Ａ（ブラシレスモータ）は、本発明における（第二の）電動機に相当するものである。本実施形態においては、フロントベアリング６１の内輪７１がシャフト６４に接着固定されている。すなわち、フロントベアリング６１の内輪７１にシャフト６４の大径軸部８５が隙間をもって挿入され、この挿入のための隙間に接着剤８９が充填され、この接着剤８９の硬化により内輪７１とシャフト６４とが固定される。

また、本実施形態においては、フロントベアリング６１の外輪７２がフランジ５１に圧入固定されるとともに、リアベアリング５９の内輪７５がシャフト６４に圧入固定されている。

また、本実施形態においては、リアベアリング５９の外輪７６がケース本体５０に加締めにて固定されている。すなわち、リアベアリング５９の内輪７５をシャフト６４の段部８６に当接させた状態で、ケース本体５０のベアリングハウジング５８に外輪７６を径方向に隙間をもって挿入し、ベアリングハウジング５８の外輪７６よりも軸線方向外側を加締めて加締部９０を形成することにより、外輪７６が固定される。

組み付け時には、フロントベアリング６１の外輪７２をフランジ５１の大径内径部８０に圧入固定しておくとともに、シャフト６４の小径軸部８４をリアベアリング５９の内輪７５に圧入固定しておく。そして、ケース本体５０のベアリングハウジング５８内に、リアベアリング５９の外輪７６を挿入しベアリングハウジング５８を加締めて加締部９０を形成し、シャフト６４の大径軸部８５を、フロントベアリング６１の接着剤８９が塗布された内輪７１に挿入しつつ、ケース本体５０をフランジ５１に取り付ける。その後、接着剤８９が硬化するのを待つ。

以上の実施形態に係る電動モータ１３Ａにおいても、フロントベアリング６１の内輪７１がシャフト６４に、フロントベアリング６１の外輪７２がモータケース５２に、リアベアリング５９の内輪７５がシャフト６４に、リアベアリング５９の外輪７６がモータケース５２に、各々積極的に固定されるため、ベアリング６１、５９の内部隙間を抑制した状態を維持することができる。従って、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、高い静粛性を実現させることができる。また、ウェーブワッシャ等の外部部品を用いる必要がないため、電動モータの製作費用の節減や重量低減が可能となる。

なお、本実施形態においても、シャフト６４、フロントベアリング６１及びリアベアリング５９のモータケース５２への組み付け時に、フロントベアリング６１及びリアベアリング５９にシャフト軸線方向の予圧を付加しながら、フロントベアリング６１の内輪７１とシャフト６４との間の接着剤８９の硬化を待つことができる。このようにすると、ベアリング６１、５９の内部隙間をさらに低減させることができるので、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を一層効果的に抑制することができる。また、予圧を付加する際にウェーブワッシャ等で強く押し付けていないため、ロストルクの低減が可能となる。

また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができる電動モータ１３Ａを採用するため、静粛性に優れたものとなる。

＜第３実施形態＞
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第３実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータのベアリングの固定方式を変更したものであり、その他の構成については実質的に同一である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。

本実施形態に係る電動モータ１３（ブラシレスモータ）は、本発明における（第三の）電動機に相当するものである。電動モータ１３Ｂにおいては、フロントベアリング６１の内輪７１にシャフト６４の大径軸部８５が圧入固定されている。

また、本実施形態において、フロントベアリング６１の外輪７２は、フランジ５１の大径内径部８０に隙間をもって挿入された後、止め輪（固定部材）９２によって固定される。すなわち、本実施形態においては、フランジ５１の大径内径部８０に、図５（Ａ）に示すようなテーパ面９３を有する溝部９４が形成されている。そして、溝部９４に、軸方向一方側の端面がテーパ面９５とされた図５（Ｂ）に示すような止め輪９２を嵌合させる。これにより、図５（Ｃ）に示すように、止め輪９２と段部８２（図４）とで外輪７２を挟持して固定する。

また、本実施形態においては、第２実施形態と同様に、リアベアリング５９の内輪７５がシャフト６４の小径軸部８４に圧入固定されるとともに、リアベアリング５９の外輪７６がケース本体５０に加締めにて固定されている。すなわち、リアベアリング５９の内輪７５をシャフト６４の段部８６に当接させた状態で、ケース本体５０のベアリングハウジング５８に外輪７６を径方向に隙間をもって挿入し、ベアリングハウジング５８の外輪７６よりも軸線方向外側を加締めて加締部９０を形成することにより、外輪７６が固定される。

組み付け時には、シャフト６４の小径軸部８４をリアベアリング５９の内輪７５に圧入固定しておくとともに、シャフト６４の大径軸部８５をフロントベアリング６１の内輪７１に圧入固定しておく。そして、フロントベアリング６１の外輪７２をフランジ５１の大径内径部８０に挿入して止め輪９２で固定するとともに、ケース本体５０のベアリングハウジング５８内にリアベアリング５９の外輪７６を挿入してベアリングハウジング５８を加締める。

以上の実施形態に係る電動モータ１３Ｂにおいても、フロントベアリング６１の内輪７１がシャフト６４に、フロントベアリング６１の外輪７２がモータケース５２に、リアベアリング５９の内輪７５がシャフト６４に、リアベアリング５９の外輪７６がモータケース５２に、各々積極的に固定されるため、ベアリング６１、５９の内部隙間を抑制した状態を維持することができる。従って、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができ、高い静粛性を実現させることができる。

また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、ベアリング６１、５９の内部隙間に起因した叩き音を十分に抑制することができる電動モータ１３Ｂを採用するため、静粛性に優れたものとなる。

なお、以上の各実施形態においては、電動機として「ブラシレスモータ」（電動モータ）を例示したが、ブラシ付きモータや誘導電動機等の他の種々の電動機にも本発明を適用することが可能である。

１０…電動パワーステアリング装置、１３・１３Ａ・１３Ｂ…電動モータ（電動機）、５２…モータケース、５９…リアベアリング、６１…フロントベアリング、６４…シャフト、７１…フロントベアリングの内輪、７２…フロントベアリングの外輪、７５…リアベアリングの内輪、７６…リアベアリングの外輪、８７・９０…加締部、８８・８９…接着剤、９２…止め輪（固定部材）。

Claims (5)

1. シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、前記シャフトの出力取出側の部分が前記フロントベアリングを介して前記ケースに支持される一方、前記シャフトの出力取出側とは反対側の部分が前記リアベアリングを介して前記ケースに支持されてなる電動機であって、
   前記フロントベアリング及び前記リアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、
   前記フロントベアリングの内輪が前記シャフトに圧入固定される一方、前記フロントベアリングの外輪が前記ケースに加締めにて固定され、
   前記リアベアリングの内輪が前記シャフトに接着固定される一方、前記リアベアリングの外輪が前記ケースに圧入固定されてなることを特徴とする、
   電動機。
2. シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、前記シャフトの出力取出側の部分が前記フロントベアリングを介して前記ケースに支持される一方、前記シャフトの出力取出側とは反対側の部分が前記リアベアリングを介して前記ケースに支持されてなる電動機であって、
   前記フロントベアリング及び前記リアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、
   前記フロントベアリングの内輪が前記シャフトに接着固定される一方、前記フロントベアリングの外輪が前記ケースに圧入固定され、
   前記リアベアリングの内輪が前記シャフトに圧入固定される一方、前記リアベアリングの外輪が前記ケースに加締めにて固定されてなることを特徴とする、
   電動機。
3. 前記フロントベアリング又は前記リアベアリングは、前記シャフトに接着固定される際に、シャフト軸方向の予圧が付加されてなることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の電動機。
4. シャフトと、フロントベアリング及びリアベアリングと、ケースと、を備え、前記シャフトの出力取出側の部分が前記フロントベアリングを介して前記ケースに支持される一方、前記シャフトの出力取出側とは反対側の部分が前記リアベアリングを介して前記ケースに支持されてなる電動機であって、
   前記フロントベアリング及び前記リアベアリングは、各々、内輪及び外輪を有し、
   前記フロントベアリングの内輪が前記シャフトに圧入固定される一方、前記フロントベアリングの外輪が固定部材により前記ケースに固定され、
   前記リアベアリングの内輪が前記シャフトに圧入固定される一方、前記リアベアリングの外輪が前記ケースに加締めにて固定されてなることを特徴とする、
   電動機。
5. 車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置であって、
   請求項１から４の何れか一項に記載の電動機を備えることを特徴とする、
   電動パワーステアリング装置。

Images