JP2016082621A - 駆動装置、及び、電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モータ10のシャフト14は、ウォームの軸方向の一端に接続可能である。モータ10のケースのウォームとは反対側に位置する箇所にベアリングボックス15が設けられる。シャフト14のウォームとは反対側の端部を回転可能に支持する第1ベアリング26と、ベアリングボックス15の内壁との間にOリング28が設けられる。ここで、シャフト14の径方向において、ウォームとウォームホイール6とが並ぶ方向をX方向とし、X方向に対し垂直な方向をY方向とする。このとき、ベアリングボックス15は、X方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lxよりも、Y方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lyが大きい。そのため、Oリング28は、X方向に位置する箇所の圧縮量が大きく、Y方向に位置する箇所の圧縮量が小さいものとなる。
【選択図】図4
Description
特許文献1には、電動パワーステアリング装置に用いられる駆動装置としてのモータが記載されている。このモータは、ロータに固定されたシャフトの出力端側の端部と出力端とは反対側の端部とがそれぞれベアリングに支持されている。そのうち、シャフトの出力端とは反対側の端部を支持するベアリングは、ステータ及びロータを収容するケースに設けられたベアリングボックスに収容されている。ベアリングボックスの内壁とベアリングとの間に設けられたOリングは、ロータの外周に取り付けられた磁石の重心とシャフトの軸との位置ずれ、又は、ステータとロータとの磁気力のアンバランスによって生じるシャフトの径方向の加振力を吸収する。これにより、このモータは、シャフトが回転する際に発生する振動及び異音を抑制している。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、振動及び異音の発生を抑制することの可能な駆動装置及びそ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。
駆動装置は、ステータ、ロータ、シャフト、ケース、ベアリングボックス、ベアリング、及び環状の弾性部材を備える。ステータの径方向内側に回転可能に設けられたロータと共に回転するシャフトは、ウォームの軸方向の一端に接続可能である。
ステータとロータを収容するケースのウォームとは反対側にベアリングボックスが設けられる。このベアリングボックスに収容されたベアリングは、シャフトのウォームとは反対側の端部を回転可能に支持する。ベアリングボックスの内壁とベアリングの外輪との間に環状の弾性部材が設けられる。
ここで、シャフトの径方向において、ウォームとウォームホイールとが並ぶ方向をX方向とし、X方向に対し垂直な方向をY方向とする。このとき、ベアリングボックスは、X方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lxよりも、Y方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lyが大きい。
電動パワーステアリング装置は、上述した第1発明の駆動装置の構成に加え、ウォーム、ウォームホイール、及び動力伝達軸を備える。ウォームは、ケースから突出したシャフトの軸方向の一端に接続し、シャフトと共に回転する。ウォームホイールは、ウォームに噛合う。動力伝達軸は、ウォームホイールと共に回転し、操舵輪へ操舵力を伝達する。
第2発明も、第1発明と同様に、振動及び異音の発生を抑制することが可能である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図5に示す。第1実施形態の電動パワーステアリング装置1は、車両の操舵輪を操舵する運転者のステアリング操作を、駆動装置としてのモータ10の動力により補助するものである。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、運転者のステアリングホイール2の操作によりコラム軸3に生じるトルクを検出するトルクセンサ4から取得される信号、及び、車両のCAN(Controller Area Network)等から取得される車速情報等の信号に基づき、モータ10が操舵のアシストトルクを出力する。モータ10が出力したアシストトルクは、ウォーム5、及び、ウォームホイール6を経由してコラム軸3に伝達される。コラム軸3の回転運動は、ピニオンギア7によりラック軸8の直線運動に変換される。そのラック軸8の変位量に応じて操舵輪9が操舵される。
第1実施形態のコラム軸3、ピニオンギア7及びラック軸8は特許請求の範囲に記載の「動力伝達軸」の一例に相当する。
なお、モータ10は、そのモータ10を駆動制御するコントローラ(図示していない)と一体に構成されていてもよく、或いは、コントローラと別体に構成されていてもよい。
ロータ13は、磁性体から円筒状に形成され、ステータ12の径方向内側に設けられている。ロータ13は、ステータ12に対し相対回転可能である。
シャフト14は、ロータ13の回転中心に固定され、ロータ13と共に回転する。シャフト14は、出力端141とは反対側の端部142がベアリングボックス15に設けられた第1ベアリング26に回転可能に支持され、出力端141側がフレームエンド29に設けられた第2ベアリング27に回転可能に支持されている。本実施形態の第1ベアリング26は、特許請求の範囲に記載の「ベアリング」の一例に相当する。
モータ10は、コントローラからコイル31に通電されると、ステータ12が回転磁界を発生し、ロータ13とシャフト14が軸周りに回転する。
ウォーム5は、一端と他端がそれぞれ、ハウジング32に設けられた第3ベアリング33と第4ベアリング34により、回転可能に支持されている。なお、第3ベアリング33と第4ベアリング34が固定されたハウジング32と、モータ10のフレームエンド29とは、図示していないボルトなどにより固定されている。
ここで、シャフト14の径方向において、ウォーム5とウォームホイール6とが並ぶ方向をX方向とし、X方向に対し垂直な方向をY方向とする。また、X方向とY方向に対し垂直な方向をZ方向とする。
モータ10のシャフト14が正逆回転しウォーム5からウォームホイール6にトルクが伝達されるとき、ウォーム5は、ウォームホイール6に噛合う位置又はその近傍を中心として、図2の矢印Aに示すように、X方向に振動しようとする。後述するOリング28は、その振動、及び、その振動に起因する異音の発生を防ぐものである。
ベアリングボックス15の内側に設けられた第1ベアリング26は、外輪35、内輪36、ボール37、及びリテーナ(図示していない)などを有する。第1ベアリング26は、シャフト14の軸方向から見て、外輪35及び内輪36が円形に形成されている。外輪35の径外側には、径方向内側に凹む環状溝38が設けられている。この環状溝38にOリング28が嵌合している。
なお、図4に示す破線の円は、第1ベアリング26の外輪35の外周面351である。
まず、第1ベアリング26の内輪36をシャフト14の出力端141とは反対側の端部142に圧入固定する。このとき、第1ベアリング26の環状溝38には、Oリング28が嵌合しているものとする。なお、Oリング28は、第1ベアリング26をシャフト14に圧入固定した後に、環状溝38に嵌合してもよい。
次にベアリングボックス15にウェーブワッシャ30を挿入する。
図6に示すように、比較例のモータ100は、シャフト140の軸方向から見て、ベアリングボックス150の内壁が真円である。したがって、比較例のベアリングボックス150は、X方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lxcと、Y方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lycとが同一である。そのため、Oリング280は、ベアリングボックス150の内壁と第1ベアリング260の外輪350との間に設けられた状態で、X方向に位置する箇所の肉厚Txcと、Y方向に位置する箇所の肉厚Tycとが同一である。
上述したように、比較例のOリング280は、X方向の圧縮量とY方向の圧縮量がいずれも、第1実施形態のOリング28のX方向の圧縮量と同一である。そのため、比較例の組付けに必要な荷重F2は、第1実施形態の組付けに必要な荷重F1よりも大きいものとなる。これにより、組付けの際に第1ベアリング260の環状溝380からOリング280が外れる、またはOリング280が切れる等の不具合が生ずるおそれがある。
さらに、図7に示したように、組付けの際にベアリングの内輪360と外輪350とボール370の接触箇所にかかる荷重が高くなることが考えられる。これにより、第1ベアリング260は、外輪350、内輪360、ボール370及びリテーナなどの接触箇所に圧痕ができるおそれがある。
(1)第1実施形態のモータ10が備えるベアリングボックス15は、X方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lxよりも、Y方向の一方の内壁と他方の内壁との距離Lyが大きい。
これにより、Oリング28は、X方向に位置する箇所の圧縮量が大きく、Y方向に位置する箇所の圧縮量が小さいものとなる。そのため、Oリング28からベアリングボックス15および第1ベアリング26に作用する予備荷重は、X方向に大きく、Y方向に小さいものとなる。Oリング28によるX方向の予備荷重を大きくすることで、シャフト14に取り付けられた第1ベアリング26の外輪35と、ベアリングボックス15の内壁との衝突を防ぐことが可能である。したがって、モータ10は、ウォーム5からウォームホイール6へトルク伝達する際に生じる振動及び異音を抑制することができる。
これにより、Oリング28からベアリングボックス15および第1ベアリング26に作用するX方向の予備荷重を、Y方向の予備荷重よりも大きくすることが可能である。
これにより、Oリング28のX方向の圧縮量が、Y方向の圧縮量よりも大きくなる。したがって、Oリング28からベアリングボックス15および第1ベアリング26に作用するX方向の予備荷重を、Y方向の予備荷重よりも大きくすることが可能である。
この電動パワーステアリング装置1は、モータ10のトルクをウォーム5からウォームホイール6へトルク伝達する際に生じる振動及び異音の発生を抑制することができる。
本発明の第2実施形態を図8に示す。第2実施形態の説明において、上述した第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態では、ベアリングボックス15の形状が第1実施形態のものと異なる。第2実施形態のベアリングボックス15は、X方向に位置する内壁の曲率半径R1が、Y方向に位置する内壁の曲率半径R2よりも大きい。
これにより、ベアリングボックス15は、X方向に位置するOリング28の圧縮量を、Y方向に位置するOリング28の圧縮量よりも大きくすることが可能である。したがって、第2実施形態においても、Oリング28からベアリングボックス15および第1ベアリング26に作用するX方向の予備荷重を、Y方向の予備荷重よりも大きくすることで、第1実施形態と同一の作用効果を奏することが可能である。
(1)上述した実施形態では、駆動装置の一例として、ブラシレスモータについて説明した。これに対し、他の実施形態では、駆動装置は、ブラシ付きモータであってもよい。
(2)上述した実施形態では、モータ10は、ベアリングボックス15の内側にウェーブワッシャ30を備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、ウェーブワッシャ30は廃止してもよい。
(4)上述した実施形態では、Oリング28を第1ベアリング26の外輪35に設けた環状溝38に嵌合した。これに対し、他の実施形態では、ベアリングボックス15の内壁に環状の溝を形成し、その溝にOリング28を嵌合してもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
6 ・・・ウォームホイール
10・・・モータ(駆動装置)
11・・・ケース
12・・・ステータ
13・・・ロータ
14・・・シャフト
15・・・ベアリングボックス
26・・・第1ベアリング(ベアリング)
28・・・Oリング(弾性部材)
Claims (5)
- 車両の操舵輪(9)に運転者の操舵力を伝達する動力伝達軸(3)に設けられたウォームホイール(6)に噛合うウォーム(5)を軸周りに回転することにより、前記運転者のステアリング操作を補助する動力を出力する駆動装置(10)であって、
ステータ(12)と、
前記ステータの径方向内側に回転可能に設けられたロータ(13)と、
前記ロータと共に回転し、前記ウォームの軸方向の一端に接続可能なシャフト(14)と、
前記ステータと前記ロータを収容するケース(11)と、
前記ケースの前記ウォームとは反対側に設けられたベアリングボックス(15)と、
前記ベアリングボックスに収容され、前記シャフトの前記ウォームとは反対側の端部(142)を回転可能に支持するベアリング(26)と、
前記ベアリングボックスの内壁と前記ベアリングの外輪との間に設けられる環状の弾性部材(28)と、を備え、
前記シャフトの径方向において、前記ウォームと前記ウォームホイールとが並ぶ方向をX方向とし、X方向に対し垂直な方向をY方向とすると、
前記ベアリングボックスは、X方向の一方の内壁と他方の内壁との距離(Lx)よりも、Y方向の一方の内壁と他方の内壁との距離(Ly)が大きいことを特徴とする駆動装置。 - 前記弾性部材は、X方向に位置する箇所の圧縮量が、Y方向に位置する箇所の圧縮量よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- X方向に位置する前記ベアリングボックスの内壁の曲率半径(R1)は、Y方向に位置する前記ベアリングボックスの内壁の曲率半径(R2)よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の駆動装置。
- 前記ベアリングボックスの内壁は、前記シャフトの軸方向から見て楕円形であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 車両の操舵輪を操舵する運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置(1)であって、
請求項1から4のいずれか一項に記載の前記駆動装置と、
前記駆動装置の前記ケースから突出した前記シャフトの軸方向の一端に接続し、前記シャフトと共に回転する前記ウォームと、
前記ウォームに噛合う前記ウォームホイールと、
前記ウォームホイールと共に回転し、前記操舵輪へ操舵力を伝達する前記動力伝達軸と、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。
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