WO2005124970A1 - モータの軸受保持構造 - Google Patents

Abstract

　モールド成形した回転子１２に金属部材２２を一体化し、この金属部材２２を介して軸受１６を回転子１２に保持した。その際、金属部材にワッシャ２４を固定し、このワッシャで前記軸受の回転部を保持することで、軸受保持性能、耐久性を向上する。モータ出力軸の移動を制限するストッパプレート２１を金属部材２２として利用することで、部品数を増やすことなく、軸受保持性能、耐久性を向上することができる。各金属部材２２の基端部は回転子１２と一体的にモールド成形することで、金属部材２２の保持を確実にできる。

Description

明 細 書

モータの軸受保持構造

技術分野

[0001] この発明は、電動制御弁を駆動するモータの軸受保持構造に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、電動制御弁を駆動するモータの回転子を軸受で回転可能に保持したモータ の軸受保持構造として、「内燃機関の EGR (排ガス還流)バルブを駆動するモータの ロータ部は、インサート成形により、マグネット、ボールベアリング及びこれらを支持す る榭脂製のマグネットホルダが一体的に成形されて 、る」とする例がある（例えば、特 許文献 1参照)。

具体的には、回転子を構成するマグネットホルダの一部が鍔状に突出して回転子 を保持する軸受の内輪を支える構造となっている。

[0003] しかし、このような軸受保持構造では、軸受保持強度として榭脂による保持強度し か確保することができず、信頼性、耐久性の点で懸念がある。特に高出力の電制モ ータの場合、モータの出力が出力軸から回転子を介して軸受内輪保持部に伝わり軸 受内輪を固定する榭脂が破損し、モータの動作不良の原因となる。

[0004] 特許文献 1：特開平 10— 82349号公報

[0005] 従来のモータの軸受保持構造は、軸受保持強度として榭脂による保持強度し力確 保することができず、信頼性、耐久性が低いという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、信頼性、耐久性を 向上したモータの軸受保持構造を得ることを目的とする。

発明の開示

[0006] この発明に係るモータの軸受保持構造は、回転子と一体的にモールドした金属部 材を介して軸受を回転子に保持したものである。

[0007] また、この発明に係るモータの軸受保持構造は、軸線方向に往復移動するモータ 軸の移動を制限するように回転子と一体的にモールドした金属部材を介して、軸受 を回転子に保持したものである。 [0008] このことによって、榭脂による保持強度よりも強大な保持力を有する金属部材を用 いて軸受を保持するように構成したので、回転子軸受部の信頼性、耐久性の向上を 図ることができる。

[0009] また、モータ軸の移動を制限する金属部材を利用して軸受を保持するように構成し たので、部品数を増やすことなぐ軸受を強固に保持することができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]電動制御弁の全体構成を示した断面図である。

[図 2]図 1に示した電動制御弁の下の軸受部近傍を拡大して示した断面図である。

[図 3]金属部材を例示した斜視図である。

[図 4]金属部材を例示した斜視図である。

[図 5]電動制御弁の下の軸受部近傍を拡大して示した断面図である。

[図 6]電動制御弁の下の軸受部近傍を拡大して示した断面図である。

[図 7]電動制御弁の下の軸受部近傍を拡大して示した断面図である。

[図 8]—体ィ匕金属部材の平面図である。

[図 9]一体ィ匕金属部材の正面図である。

[図 10]下面図である。

[図 11]一体ィ匕金属部材で保持されたヮッシャの断面を示した部分断面図である。

[図 12]—体ィ匕金属部材で保持されたヮッシャの下面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形 態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態 1.

図 1はこの発明の実施の形態 1によるモータ軸受保持構造を備えた電動制御弁を 示した EGRバルブ装置の断面図であり、図 2は軸受部を拡大して示している。これら の図を参照しつつ説明する。

図 1に示す EGRバルブ装置 1は、エンジン力 の排気ガスを循環させる流体通路（ 排気ガス還流路） 3を形成しているバルブノヽウジング 2を備えている。このバルブノヽゥ ジング 2にはバルブロッド 4が軸方向へ移動可能に取り付けられている。そのバルブ ロッド 4は、前記バルブハウジング 2内に取り付けられたバルブシート 6に接離可能な バルブ 5を有している。前記バルブロッド 4は、これに一体的に嵌着されたスプリング ホルダ 7と前記バルブノヽウジング 2の外側凹部の底壁との間に介在させたスプリング 8 によって上方向（閉弁方向）に付勢されている。また、バルブロッド 4は頭部 4aを一体 に有している。

[0012] そして、バルブハウジング 2の外側には、バルブロッド 4を軸方向に駆動するための 電制モータ 10が装着されている。この電制モータ 10は、固定子としてのコイル 11とこ のコイル 11の内部に配置された回転子 12と、この回転子 12の中心孔部に螺合され たスクリューロッド部 13を一端側に有して軸方向に移動可能なモータ出力軸としての モータシャフト 14とを備えた構成となっている。電制モータとしては、スクリューロッド 部 13を入れることのできるタイプのものを適用することができる。例えば、 DCモータ、 ステップモータが挙げられる。本例のバルブでは高出力が要求されることから、 DCモ ータが主な対象となる。回転子 12は上下の軸受 15, 16によって回転自在でかつ一 定範囲だけ軸方向に移動可能に保持されて 、る。

[0013] ここで、回転子 12の下側の軸受 16の外輪 16bは、電制モータ 10のモータハウジン グ 10aの下端開口部に嵌着されているボス部材 (押さえ部材） 17との間に介在させた ヮッシャ 18によって、与圧を与えられ軸方向に弹性的に可動に保持されている。なお 、ボス部材 17はバルブハウジング 2の上端とモータハウジング 10aとの間に挟み込ま れ、これらモータハウジング 10a、ボス部材 17、バルブハウジング 2は締結ボルト 19 によって一体的に締め付け固定されている。

[0014] 軸受 16の内輪 16aは、回転子 12に本発明にかかる保持手段である金属部材 22の 一部を一体ィ匕し、この金属部材 22を介して保持する構成としている。図の例では金 属部材 22は L字状に折曲した折曲片からなり、その基端側が回転子 12と一体化され 、他端側の端部を力しめて内輪 16aに当接させている。このように、榭脂による保持 強度よりも強大な保持力を有する金属部材 22を用いて軸受 16の内輪 16aを保持す るので、回転子軸受部の信頼性、耐久性の向上を図ることができる。

[0015] 金属部材 22は、回転子 12の回転中心軸 O— Oのまわりに等しい間隔をおいて複数 箇所で軸受の回転部、つまり内輪 16aを保持するように構成している。これにより、安 定した保持を図ることができ、軸受保持の信頼性が向上する。図 1、図 2は断面図で あるので、左右 2箇所に金属部材 22が表れている力 回転中心軸 O— Oのまわりに 9 0度おきに 4箇所で内輪 16aを保持している。もちろん、 2箇所、 3箇所、或いは 6箇所 等、保持する箇所は必要に応じて任意に定めることができる。

[0016] 金属部材 22の基端部は、回転子 12と一体ィ匕されている。この一体ィ匕の手段として は、接着、ねじ止め、係合等いずれでもよいが、本例では、基端部を回転子 12と一 体的にモールド成形した。モールド成形することで、回転子 12との一体化形成を容 易かつ、確実に行なうことができる。

従来技術では、軸受を回転子 12にインサート成形する際、少なからず性能低下を 及ぼす工程を経ていた。例えば、軸受をインサート成形で保持する際は、作業工程 で高温の金型に軸受をセットする必要があるため、軸受内部のグリースの粘性低下 が懸念されるが、この実施の形態 1の発明によれば、軸受（内輪 16a)は金属部材 22 により回転子に保持されるため、回転子 12にインサート成形する必要がなくなり、こ れにより、軸受内部のグリースの粘性低下はない。

[0017] また、従来技術では、軸受を回転子にインサート成形する際、軸受をガタツキなく保 持する工夫、配慮が必要で、組み付け工程 (作製方法)が複雑、困難であった。例え ば、軸受をインサート成形で保持するには、成形時に金型で軸受を固定する必要が あり、その固定荷重が大きいと軸受が変形して性能が低下するので、これを考慮しな ければならな力つた力 この実施の形態 1の発明によれば、軸受（内輪 16a)は金属 部材 22により回転子が保持されるため、かかる考慮は不要であり作業が容易となる。

[0018] モータシャフト 14の下端 (バルブロッド 4との被接続部）にはカシメ用の突起部 14a がー体形成されている。この突起部 14aはプレート 20を介してバルブロッド 4と連結さ れている。スクリューロッド部 13は雄ねじになっていて、回転子 12の中心孔部に形成 された雌ねじに螺合されている。スクリューロッド部 13の下方はスクリューロッド部 13 よりも大径のモータシャフト 14になっていて、この径差による段部 14bが形成されてい る。

[0019] 回転子 12の中心孔部の下端部には金属製のリング状をしたストッパプレート 21が 回転子 12と一体的にモールドされている。ストッパプレート 21は回転子 12の中心孔 部に連通する大径の穴内で円形の露出当接面 21aを形成しており、この円形の露出 当接面 21aに前記段部 14bが接離可能である（図 2の拡大図参照)。図 1、図 2では 露出当接面 21aに段部 14bが当接した状態が示されている。また、モータシャフト 14 はボス部材 17を貫通して 、るが、この貫通部で軸方向の移動は可能であるが回転で きない支持手段、例えば、 D型嵌合或いはキーなど適宜の手段を用いて支持されて いる。

[0020] 図 1に示す EGRバルブ装置 1の動作の概要を説明する。

図 1において、円形の露出当接面 21aに段部 14bが当接しているとき、バルブ 5は 伸張性のスプリング 8の弾性により着座しており、頭部 4aと力シメ用突起部 14aとはプ レート 20内で離間してバルブ 5の着座を確実にしている。電制モータ 10が駆動され 、回転子 12が所定の向きに回転することで、回転子 12の回転運動がモータシャフト 14の下向きの運動に変換されて、モータシャフト 14が下向きに移動する。これに伴 い円形の露出当接面 21aから段部 14bが離れ、同時に、力シメ用突起部 14aが頭部 4aに近づき、遂に当接すると、それ以後はスプリング 8の弾性力がモーターシャフト 1 4に作用し、スクリューロッド部 13を介して回転子 12に及び上向きの弾性力を受ける 。回転子 12が回転することでスプリング 8の弾性力に杭してバルブロッド 4が押し下げ られ、バルブ 5が開く。バルブ 5の開度は電制モータ 10の回転量により制御される。

[0021] ノ レブ 5を閉じるときは、回転子 12を逆転させることで、モータシャフト 14が上向き に移動し、その移動量に応じてバルブロッド 4が追随して上向きに移動する。やがて バルブ 5がバルブシート 6の座面に着座すると、以後はスプリング 8の弾性力は着座し たバルブ 5が受けるのでバルブロッド 4の上向きの移動は止まり、頭部 4aから力シメ用 突起部 14aが上に離れていき、円形の露出当接面 21aに段部 14bが当接したのちに 回転子 12の回転が停止される。このように、バルブ 5が着座した後で円形の露出当 接面 21aに段部 14bを当接させることで、モータシャフト 14の最大引き込み位置を規 制し着座を確保している。

[0022] 上記 EGRバルブ装置 1の動作の概要からわ力るように、回転子 12はスプリング 8に より上向きの弾性力 Fを繰り返し受けるため、この発明に係る金属部材 22の内輪 16a に掛力る部位もこの弾性力による繰返し応力が作用し、過酷な状況にある。しかし、 従来構造のように回転子と一体のモールド榭脂で保持する構成に比べ、本発明は強 度を有する金属部材で保持することにより信頼性が向上する。

[0023] 実施の形態 2.

実施の形態 1で説明した図 2に示した金属部材 22は、回転子 12の内部にインサー トされた基端部の形状が直線状であり、これでは実施の状況によっては、回転子 12 力も引き抜かれる向きの弾性力 Fにより内輪 16aの保持が不安定になる場合も考えら れる。そこで、この実施の形態 2では、図 3に示すように、金属部材 22の基端部を折り 曲げて L字状の凸部 22aを形成し、或いは図 4に示すように、金属部材 22の基端部 を折り曲げて T字状の凸部 22bを形成する。これにより、金属部材 22の回転子 12に 対する一体化機能が向上し、軸受の耐久性、信頼性が向上する。これ以外にも、こ の実施の形態 2では、前記した実施の形態 1における構成上の利点をすベて備えて いる。

[0024] 実施の形態 3.

前記した実施の形態 1、 2で説明した金属部材 22はその先端部を直接、かしめて 内輪 16aに当接させて保持していた。しかし、このような力しめ工法では、力なり慎重 に作業しないと、軸受を破損するおそれがある。また、複数の各金属部材 22につい て均等な当接力で内輪 16aを保持するのも困難と考えられる。そこで、この実施の形 態 3では、各金属部材にヮッシャを固定し、このヮッシャで軸受の回転部（内輪 16a) を保持することとした。

[0025] 図 5において、この実施の形態 3による発明では、金属部材 23は前記した実施の 形態 2における金属部材 22と同じように、その基端部（図中の上端部）を回転子 1 2の内部に収めた状態で一体にモールド成形されている。該基端部の形状は前記実 施の形態 2で図 3により説明したように L字状の凸部 23aで形成され回転子 12との一 体ィ匕が強化され弾性力 Fに耐えるようにしてある。また、形状的にはヮッシャの取付を 考慮して、金属部材 23の下端側が回転子 12の下方に突出するようにしている。 金属部材 23は、回転子 12の回転中心軸 O— Oのまわりに等しい間隔をお 、て複数 箇所に設けられている。ヮッシャ 24はその外径が内輪 16aに重なる大きさで、その中 央部にはモータシャフト 14が貫通できる大きさの穴が設けられ、かつ、複数設けられ た各金属部材 23に対応する位置に、これら金属部材 23が貫通できる大きさの穴が 形成されている。

[0026] 図 5に示すように、ヮッシャ 24に形成した上記各穴をモータシャフト 14及び各金属 部材 23により貫通させ、かつ、内輪 16aに対して該ヮッシャ 24が均等な圧力で当接 するように押し当てる。このとき、各金属部材 23の下端部はヮッシャ 24を突き抜けて 下方に突出している。この下方に突出した金属部材 23とヮッシャ 24とを溶接で、或い は力しめることで、これら金属部材 23とヮッシャ 24とを固定する。

このように、ヮッシャ 24で内輪 16aを保持する構造では、内輪 16aに対して均一な 荷重を力 4ナて保持するのが容易となり、軸受の信頼性を損なわない。金属部材 22の 力しめにより直接内輪を保持する実施の形態 1、 2の構造に比べ、内輪 16aへの影響 が少なぐ必要な保持強度を確保する材質及び寸法を適用することにより軸受への ダメージもなくなり、軸受の信頼性、耐久性を向上させることができる。金属部材 23の 数はヮッシャ 24を用いる本実施の形態では、 2個では不安定であるので、好ましくは 3個以上が適当である。

[0027] 特に、ヮッシャ 24を用いた構成では、実施の形態 1、 2におけるように、複数の金属 部材で個々に直接内輪 16aを保持する例と比較して、量産工程においても安定して 内輪 16aを保持する性能が確保される。つまり、ヮッシャ 24を介在させることで、かし めたり、溶接したりする手段で金属部材 23にヮッシャ 24を固定しても軸受まで影響が 及び難 、ので、軸受の精度に与える影響が少な!/、。

図 6に示した例は、図 5により説明したこの実施の形態 3の変形例であり、図 5に示し た例との相違は、金属部材 23の基端部（図における上端部）の形状を T字状の凸部 23bにした点だけであり、基本的な機能性能は共通している。この実施の形態 3にお Vヽても、前記した実施の形態 1で述べた利点を全部備えて!/、る。

[0028] 実施の形態 4.

電動制御弁を駆動するモータの回転子には、この回転子の回転に伴い往復動して 弁の開閉を行なうモータ出力軸に当接して該モータ出力軸の移動を制限し、モータ の出力軸の最大引き込み位置を規制するストツバプレート 21を設けたものがある。こ の実施の形態 4は、このような、ストッパプレート 21を具備したタイプの電動制御弁に 対して適用できる。この実施の形態 4を前記した実施の形態 3と対比して説明すると、 前記実施の形態 3では図 5、図 6に示したようにストツバプレート 21とは別個に金属部 材 23が設けられている。これに対し、この実施の形態 4では図 7に示すように、これま での例におけるストッパプレート 21と金属部材 23に代えて、これらストッパプレート 21 と金属部材 23を一体化した一体化部材 25を設けた。

[0029] この一体ィ匕金属部材 25は、露出当接面 21aを構成する底部 26、抜け止め機能を 果たす抜け止め部 27、ヮッシャ 30を保持する保持プレート部 28を有していてリング 状をしている。中心部には穴 29が形成されている。この穴 29はスクリューロッド部 13 の径より大きぐモーターシャフト 14の径よりも小さい。この穴 29の周囲には露出当接 面 2 laが形成される。

[0030] この一体化金属部材 25を上から見た形状を図 8、正面から見た形状を図 9、下方か ら見た形状を図 10にそれぞれ示す。これらの図において、回転子 12内にモールド 一体化され、弾性力 Fと平行な方向に突出している抜け止め部 27は、その先端部が 逆三角形状に形成され、保持プレート部 28には凹凸部 28aが形成されてモールド一 体ィ匕における榭脂のまわり込みによる強固な一体ィ匕を可能にしている。保持プレート 部 28の下端部には U字状の溝 28bが形成されることで二股に分かれている。

図 7に示すように、一体ィ匕金属部材 25はその中心軸線を回転子 12の中心軸線と 合致させ、底部 26の内側面であって、かつ穴 29の縁部近傍の露出当接面 21aを回 転子 12から露出させ、抜け止め部 27と保持プレート部 28の基端部を回転子 12の内 部に位置させモールドで一体ィ匕させて設けられて 、る。

[0031] 前記実施の形態 3における図 5、図 6に示したヮッシャ 24に準じた構成のヮッシャ 30 力 穴 29の同心円上に等間隔に形成された穴部を保持プレート部 28により貫通され たうえで、該ヮッシャ 30の外周縁部が内輪 16aに当接した状態で保持プレート部 28 に保持固定されている。このヮッシャ 30の固定の手順としては、任意の対向する保持 プレート 28について、ヮッシャ 30を貫通した部分であって、溝 28bで二股に分岐した 部位を利用してヮッシャ 30に溶接仮止めした上で、残りの保持プレート部 28の下端 部を力しめて固定する。力しめ後の状態は図 11に丸印で囲って指示した指示部 31 を拡大した図 7に示すように、溝 28bで分岐された 2片のそれぞれを開く方向に変形 させてかしめることにより止めている。

[0032] 力しめで止める方法と、溶接で止める方法とでは、溶接の方が強度が強 、。しかし 、ヮッシャ 30を固定するときには内輪 16aに押し付けながら固定しないと、接触不良 によるガタが出てしまうおそれがある。これを回避するため、全部を溶接しないで、数 箇所のポイントで溶接で固定し、この溶接箇所を支えにして、残りの複数箇所をかし めにより内輪 16aに押し付けることで、内輪 16aの均等間隔の位置でヮッシャ 30を介 して内輪 16aを保持する。その後、カゝしめ部も溶接すれば、強度が確保される。 このように、溶接、力しめという手順を踏んで、複数箇所で固定することで、軸受ガタ 防止をは力る力しめ部と、保持強度向上をは力る溶接部とでヮッシャ 30を保持し、こ れにより、軸受の組み付け時ガタツキを防止し、より強度を向上させることによって電 動制御弁の信頼性、耐久性の向上を可能にした。

[0033] 図 7に示した保持プレート部 28によるヮッシャ 30の保持状態を下から見た様子を図 12に示す。図 7において穴 29のまわりに 4つの保持プレート部 28の力しめ部が見え る。ヮッシャ 30の外縁部に沿って円形の輪郭で軸受 16を示している。 2重の破線で 示した部位が内輪 16aに相当する。

[0034] 従来、ストッパプレート 21は、回転子 12にインサート成形されているのみで当該スト ツバプレート 21の保持強度を向上させる機能はなぐ脱落、破損という不具合が生じ ていたが、この実施の形態 4で説明したように、内輪 16aを保持するための金属部材 (実施の形態 1一 3における金属部材 22, 23など）と一体化して一体化金属部材 25 を構成することで、部品数を増やすことなく複数の各保持プレート部 28の精度も向上 させることができる。また、回転子 12へのインサート部が増すことで回転子 12との一 体ィ匕が強化され、ストツバプレートとしての機能部分及び金属部材としての機能部分 のそれぞれの部材の回転子 12との一体ィ匕が強化される。この実施の形態 4において も、ここで述べたほか、前記した実施の形態 1で述べた利点を全部備えている。結果 として、電動制御弁の性能が長期にわたり安定して確保される。

産業上の利用可能性

[0035] この発明は、内燃機関の EGR (排ガス還流)バルブを駆動するモータの軸受保持 構造に用いるのに適して ヽる。

Claims

請求の範囲

[1] モールド成形した回転子と、この回転子と一体的にモールドした金属部材と、この 金属部材を介して前記回転子に回転可能に保持した軸受けとを備えたモータの軸 受保持構造。

[2] モールド成形した回転子の回転により軸線方向に往復移動するモータ軸と、このモ ータ軸が当接して該モータ軸の移動を制限するように前記回転子と一体的にモール ドした金属部材と、この金属部材を介して前記回転子に回転可能に保持した軸受け とを備えたモータの軸受保持構造。

[3] 回転子より突出した金属部材に嵌め合わせたヮッシャを軸受けに加圧させた状態 で該金属部材に固定したことを特徴とする請求項 1記載のモータの軸受保持構造。

[4] 金属部材のモールド部分に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項 1記載のモ ータの軸受保持構造。