JP3958732B2 - 回転電機およびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両のステアリングの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置に用いられる回転電機、およびその製造方法に関するものである。

従来、筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた出力軸と、この出力軸に固定されたアマチュアと、出力軸に接続されているとともに出力軸の回転トルクが伝達される入力軸に接続される連結部材とを備え、連結部材は、一端部に出力軸の先端部が圧入された圧入孔を有するとともに、他端部に入力軸と係合する係合部を有しているステアリング装置用のモータが知られている。この出力軸の先端部は、圧入孔の内径よりも外径が小さなガイド部と、このガイド部の外径および圧入孔の内径よりも外径が大きい圧入部とを有しており、最初に連結部材の圧入部がガイド部に入り、圧入部まで圧入されて、連結部材は出力軸に固定される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−８４０２号公報

従来のモータでは、出力軸の先端部において、ガイド部と圧入部との間で段差があり、連結部材が出力軸の軸心に対して傾いて圧入され、連結部材と出力軸との同軸度が悪く、連結部材の振れが大きくなり、騒音が大きくなったり、耐久性が低下する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、連結部材と第１の軸との同軸度の精度が向上し、連結部材の振れが改善され、結果的に騒音が低減され、また耐久性が向上した回転電機を得ることを目的とする。
また、ガイド部、圧入部およびテーパ部の各軸心を簡単に一致させることができる回転電機の製造方法を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた第１の軸と、この第１の軸に固定されたアマチュアと、前記第１の軸に接続されているとともに第１の軸の回転トルクが伝達される第２の軸に接続される連結部材とを備え、前記連結部材は、一端部に前記第１の軸の先端部が圧入された圧入孔を有するとともに、他端部に前記第２の軸と係合する係合部を有しており、前記第１の軸の先端部は、前記圧入孔の内径よりも外径が小さなガイド部と、このガイド部の外径および前記圧入孔の内径よりも外径が大きい圧入部と、この圧入部と前記ガイド部との間に設けられガイド部側から圧入部に向かって外径寸法が漸次大きくなって終点で圧入部の外径寸法と同じであるテーパ部とを有し、前記テーパ部は、研磨加工されており、前記ガイド部、前記圧入部および前記テーパ部は同時に仕上げ形成されている回転電機。

また、この発明に係る回転電機の製造方法は、ガイド部、圧入部およびテーパ部は同時に仕上げ加工されている。

この発明による回転電機によれば、連結部材と第１の軸との同軸度の精度が向上し、連結部材の振れが改善され、騒音が低減され、また耐久性が向上する。
また、この発明による回転電機の製造方法によれば、ガイド部、圧入部およびテーパ部の各軸心を簡単に一致させることができる。

以下、この発明の各実施の形態について説明するが、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のモータの側断面図である。
この回転電機であるモータは、有底円筒状のヨーク１と、このヨーク１の内壁面に周方向に等分間隔をおいて固定された４極の界磁永久磁石２と、ヨーク１の有底側の軸受収納部３に収納された第１の軸受４により一端部が回転自在に支持された第１の軸である出力軸５と、炭素鋼で構成された出力軸５の中間部に固定されたアマチュア６と、出力軸５の他端部に固定された整流子７と、この整流子７の表面にスプリング８の弾性力により当接したブラシ９と、このブラシ９を保持したブラシホルダ１０と、ねじ１１によりヨーク１と一体化されたハウジング１２と、ハウジング１２の中心部に固定され出力軸５の他端部を回転自在に支持した第２の軸受１３と、出力軸５の先端部に、圧入、固定され、また先端面が第２の軸受１３に当接した連結部材１４と、リード線１５が貫通したグロメット１６とを備えている。
アマチュア６は、軸線方向に延びており周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを有するコア１７と、スロットに導線が重巻方式で巻回されて構成された巻線１８とを備えている。

図２は図１の連結部材１４の側断面図、図３は図２の連結部材１４の右側面図、図４は図１の出力軸５の先端部の拡大図である。
主成分の鉄系金属にモリブデン、ニッケルが含有した焼結金属材料で構成された連結部材１４は、一端部に出力軸５の先端部が圧入、圧着される圧入孔１９を有しているとともに、他端部に圧入孔１９よりも内径が大きく第２の軸である入力軸（図示せず）とスプライン係合される係合部２０を有している。圧入孔１９の内周には径方向に沿った断面形状が凹凸状の凹凸部２１が形成されている。この凹凸部２１は、圧入孔１９の軸線方向に延びて形成されている。

出力軸５の先端部には、ガイド部２２と、このガイド部２２よりも大径の圧入部２３と、この圧入部２２とガイド部２２との間をつなぎ外径寸法が圧入部２３の外径寸法からガイド部２２の外径寸法まで漸次縮小したテーパ部２４とが形成されている。グラインダの砥石は、ガイド部２２、圧入部２３およびテーパ部２４の仕上がり形状に合わせた一体構成であり、グラインダの駆動により、ガイド部２２、圧入部２３およびテーパ部２４は同時に仕上げ形成される。
圧入孔１９の内径寸法は、ガイド部２２の外径寸法よりも大きく、かつ圧入部２３の外径寸法よりも小さい。例えば、圧入孔１９の内径寸法は、ガイド部２２の外径寸法よりも０．０２ｍｍ大きく、圧入部２３の外径寸法よりも０．２ｍｍ小さい。また、テーパ部２４の傾斜角度β１は４度である。
連結部材１４は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として内径寸法Ｄ１の圧入孔１９の内面について研磨加工されている。
また、連結部材１４は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として連結部材１４の外周面について研磨加工されている。
また、連結部材１４は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として反係合部２０側の端面Ａ１について研磨加工されている。
また、連結部材１４は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として係合部２０側の端面Ｂ１について研磨加工されている。

上記構成のモータでは、リード線１５から整流子７に当接するブラシ９を介して電流を巻線１８に供給することにより、アマチュア６は電磁作用により、出力軸５とともに回転する。この出力軸５の先端部は連結部材１４の圧入孔１９に圧入され、また連結部材１４の係合部２０に入力軸がスプライン結合されているので、出力軸５の回転トルクは入力軸に確実に伝達され、ステアリング（図示せず）の操舵力のアシストに供される。

上記構成のモータによれば、連結部材１４の圧入孔１９は、その内径寸法がガイド部２２の外径寸法よりも大きく、かつ圧入部２３の外径寸法よりも小さく構成されており、またガイド部２２と圧入部２３との間にテーパ部２４が設けられているので、連結部材１４は、圧入孔１９がガイド部２２にガイドされ、その後テーパ部２４に沿って調心されながら圧入部２３に圧入されていく。そのため、連結部材１４が倒れて圧入されにくく、連結部材１４と出力軸５との同軸度の精度が向上し、連結部材１４の振れが改善され、結果的に騒音が低減され、また耐久性が向上する。
また、テーパ部２４は、研磨仕上げされているので、テーパ部２４の面精度が良く、連結部材１４がテーパ部２４に沿って円滑に圧入される。
また、グラインダの砥石は、ガイド部２２、圧入部２３およびテーパ部２４の仕上がり形状に合わせた一体構成であり、グラインダの駆動により、ガイド部２２、圧入部２３およびテーパ部２４は同時に形成されるので、ガイド部２２、圧入部２３およびテーパ部２４の各軸心を一致させることが簡単にでき、連結部材１４の振れが改善され、また耐久性が向上する。
また、連結部材１４の圧入孔１９の内周全面には、径方向に沿った断面形状が凹凸状の凹凸部２１が形成されているので、この圧入孔１９に出力軸５の圧入部２３が食い込み、連結部材１４と出力軸５とは強固に結合される。従って、圧入孔１９の内径寸法、圧入部２３の外径寸法の各公差が比較的大きな場合でも、連結部材１４と出力軸５とは強固に結合される。

また、連結部材１４は、係合部２０を加工基準として圧入孔１９の内面について加工されているので、係合部２０と圧入孔１９との同軸度が良く、連結部材１４の振れが改善される。
また、連結部材１４は、係合部２０を加工基準として連結部材１４の外周面について加工されているので、連結部材１４を、その外径を基準にして出力軸５に圧入することができ、連結部材１４の振れが改善される。
また、連結部材１４は、係合部２０を加工基準として反係合部２０側の端面Ａ１について加工されているので、端面Ａ１の出力軸５に対する直角度がよく、連結部材１４が出力軸５に圧入された後は、端面Ａ１の全面が第２の軸受１３と当接でき、連結部材１４の振れが改善される。
また、連結部材１４は、係合部２０を加工基準として係合部２０側の端面Ｂ１について加工されているので、端面Ｂ１の出力軸５に対する直角度がよく、端面Ｂ１を押圧して連結部材１４が出力軸５に圧入される際に、円滑に圧入される。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の連結部材３５の要部断面図、図６は出力軸３０の先端部の拡大図である。
この連結部材３５は、一端部に出力軸３０の先端部が圧入される圧入孔３６が形成されている。また、この圧入孔３６の第２の軸受１３側の開口周縁部には、面取り部３８が形成されている。圧入孔３６の内周全面には径方向に沿った断面形状が凹凸状の凹凸部３７が形成されている。圧入孔３６の面取り部３８は、グラインダにより研磨加工により形成されている。
出力軸３０の先端部には、ガイド部３１と、このガイド部３１よりも大径の圧入部３２と、この圧入部３２とガイド部３１との間に設けられガイド部３１側から圧入部３２に向かって外径寸法が漸次大きくなって終点で圧入部３０の外径寸法と同じであるテーパ部３３と、テーパ部３３とガイド部３１とをつなぐ遊び部３４とが形成されている。このテーパ部３３の傾斜角度β２は、面取り部３８の傾斜角度αよりも大きい。例えば、テーパ部３３の傾斜角度β２が２０度、面取り部３８の傾斜角度αが１５度である。遊び部３４は、テーパ部３３の傾斜角度β２が実施の形態１のテーパ部２４の傾斜角度β１よりも大きくなっているので、テーパ部３３での出力軸３０の軸線方向の寸法が実施の形態１のものと比較して短くなるが、遊び部３４は、その縮寸分を補充するものである。
なお、他の構成は、実施の形態１と同一である。

この実施の形態のモータによれば、このテーパ部３３の傾斜角度β２は、面取り部３８の傾斜角度αよりも大きいので、連結部材３５は、圧入孔３６がガイド部３１にガイドされ、その後テーパ部３３に沿って調心されながら圧入部３２に圧入されていく際には、テーパ部３３の最外周部Ｃが面取り部３８の内周面に確実に接触するので、調心精度が向上し、連結部材３５と出力軸３０との同軸度の精度が向上し、連結部材３５の振れがより改善され、騒音がより低減され、また耐久性がより向上する。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３の連結部材４０の側断面図、図８は連結部材４０の右側面図である。

この実施の形態のモータによれば、連結部材４０は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として内径寸法Ｄ２の圧入孔４１の内面について研磨加工されているとともに、外径寸法Ｄ３の外周面についても研磨加工されている。
また、連結部材４０は、グラインダのチャックを係合部２０の内周面に押し当て、この係合部２０を加工基準として反係合部２０側の端面Ａ２について研磨加工されているとともに、係合部２０側の端面Ｂ２についても研磨加工されている。

この実施の形態のモータによれば、係合部２０を加工基準として、圧入孔４１の内面を研磨加工しているので、連結部材４０の加工精度が高く、出力軸５の振れがより改善される。
また、連結部材１４の外周面、反係合部２０側の端面Ａ２および係合部２０側の端面Ｂ２についても研磨加工されているので、出力軸５の振れがさらに改善される。

なお、上記各実施の形態については、回転電機としてステアリング装置用のモータについて説明したが、他のモータであっても勿論よい。また、この発明は、回転電機として発電機についても適用することができる。
また、連結部材は、係合部を加工基準として、圧入孔の内面、連結部材の外周面、反係合部側の端面および係合部側の端面の何れの部位についても加工仕上げされたが、何れかの部位だけであってもよい。

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のモータの側断面図である。 図１の連結部材の側断面図である。 図２の連結部材の右側面図である。 図１の出力軸の先端部の拡大図である。 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のモータの連結部材の要部側断面図である。 図５のモータ出力軸の先端部の拡大図である。 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連結部材の側断面図である。 図７の連結部材の右側面図である。

符号の説明

１ ヨーク、５，３０ 出力軸（第１の軸）、６ アマチュア、１４，３５，４０ 連結部材、１９，３６，４１ 圧入孔、２０ 係合部、２１，３７ 凹凸部、２２，３１ ガイド部、２３，３２ 圧入部、２４，３３ テーパ部、３８ 面取り部。

Claims (6)

1. 筒状のヨークと、このヨーク内の中心軸線上に回転自在に設けられた第１の軸と、この第１の軸に固定されたアマチュアと、前記第１の軸に接続されているとともに第１の軸の回転トルクが伝達される第２の軸に接続される連結部材とを備え、
   前記連結部材は、一端部に前記第１の軸の先端部が圧入された圧入孔を有するとともに、他端部に前記第２の軸と係合する係合部を有しており、
   前記第１の軸の先端部は、前記圧入孔の内径よりも外径が小さなガイド部と、このガイド部の外径および前記圧入孔の内径よりも外径が大きい圧入部と、この圧入部と前記ガイド部との間に設けられガイド部側から圧入部に向かって外径寸法が漸次大きくなって終点で圧入部の外径寸法と同じであるテーパ部とを有し、
   前記テーパ部は、研磨加工されており、
   前記ガイド部、前記圧入部および前記テーパ部は同時に仕上げ形成されている回転電機。
2. 前記連結部材は、前記圧入孔の開口周縁部に、面取り部が形成されており、この面取り部の傾斜角度は前記テーパ部の傾斜角度よりも小さい請求項１に記載の回転電機。
3. 前記圧入孔の内周壁面には、径方向に沿った断面形状が凹凸形状の凹凸部が形成されている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記連結部材は、前記係合部を加工基準として、前記圧入孔の内面、前記連結部材の外周面、反前記係合部側の端面および前記係合部側の端面の少なくとも一部位について加工されている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の回転電機。
5. 前記回転電機は、ステアリングに回転力を伝達するステアリング装置用のモータである請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の回転電機。
6. 前記請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の回転電機の製造方法であって、前記ガイド部、前記圧入部および前記テーパ部は同時に仕上げ加工されている回転電機の製造方法。

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