(57)【要約】【課題】所定の回転部材を取り付けて回転する回転軸の支持スパンを短縮して、回転軸に生じるたわみを抑制することが可能な回転軸の支持構造を提供する。【解決手段】ロータシャフト２と、ロータシャフト２に取り付けられてロータシャフト２と一体に回転するロータ３と、ロータ３をロータシャフト２に固定するナット４と、ロータシャフト２を回転可能に保持する第１軸受５および第２軸受６と、第１軸受５および第２軸受６を介して、ロータ３を取り付けたロータシャフト２を支持するケース７と、を備えた回転軸の支持構造において、第１軸受５および第２軸受６を、それぞれ、ロータシャフト２の回転軸線ＡＬ方向でロータ３を挟んだ両側に配置し、第１軸受５を、回転軸線ＡＬ方向でロータ３とナット４との間に取り付けるとともに、ナット４により、ロータ３と共にロータシャフト２に固定する。【選択図】図２
2020089205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記回転軸と一体に回転する回転部材と、前記回転部材を前記回転軸に固定する締結部材と、前記回転軸を回転可能に保持する第１軸受および第２軸受と、前記第１軸受および前記第２軸受を介して、前記回転部材を取り付けた前記回転軸を支持する支持部材と、を備えた回転軸の支持構造において、
前記第１軸受および前記第２軸受は、それぞれ、前記回転軸の回転軸線方向で前記回転部材を挟んだ両側に配置されており、
前記第１軸受は、前記回転軸線方向で前記回転部材と前記締結部材との間に取り付けられるとともに、前記締結部材により、前記回転部材と共に前記回転軸に固定されている
ことを特徴とする回転軸の支持構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転軸の支持構造において、
前記回転部材は、インナーロータ型のモータのロータであり、
前記回転軸は、前記モータのロータシャフトであり、
前記第１軸受および前記第２軸受は、それぞれ、前記ロータシャフトの前記回転軸線方向で前記ロータシャフトを挟んだ両側に配置されている
ことを特徴とする回転軸の支持構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転軸の支持構造において、
前記ロータシャフトは、前記ロータと異なる他の回転部材を取り付けた他の回転軸と一体に形成されている
ことを特徴とする回転軸の支持構造。
【請求項４】
請求項２に記載の回転軸の支持構造において、
前記ロータシャフトは、前記ロータシャフトと別個に形成されて前記ロータと異なる他の回転部材を取り付けた他の回転軸が一体に組み付けられている
ことを特徴とする回転軸の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、モータのロータシャフトや歯車の回転軸など、所定の回転部材を取り付けて回転する回転軸を軸受を介して支持する回転軸の支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、軸受における電食の発生の抑制と燃費の向上とを両立させることを目的とした車両用回転電機（モータ）に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されたモータは、長手方向の中央部でロータコアを支持する中空のロータシャフトと、ロータシャフトの両端部を軸受を介してそれぞれ支持する支持部材（本体ケース、リヤカバー等）と、一方の端部が支持部材に支持されるとともに、他方の端部がロータシャフトの中空部分に挿入された固定軸部材とを備えている。固定軸部材の他方の端部は、ロータコアの端部よりも外側に突出し、かつ、ロータシャフトに対して電気的に非接触状態にされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７７１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載されたモータは、ロータシャフトの一方の端部の外周面に形成されたフランジ部と、ロータシャフトの他方の端部の外周面に形成された雄ねじ部に嵌まり合うナットとの間にロータコアが挟み込まれ、ロータシャフトにロータが取り付けられている。そして、雄ねじ部とナットとのねじの締結力により、ロータシャフトにロータが固定されている。ロータシャフトの両端は、それぞれ、軸受を介して、本体ケースおよびリヤカバー等に支持されている。具体的には、図１に示すように、モータ１００のロータシャフト１０１の一方（雄ねじ部１０２が形成された側）の端部には、ロータ１０３のロータコア１０４をロータシャフト１０１に固定するためのナット１０５が締め込まれている。そして、そのナット１０５よりも更に外側（図１の左側）の先端部分に軸受１０６が設置され、その軸受１０６を介して、ロータシャフト１０１が本体ケース１０７に支持されている。したがって、特許文献１に記載されたモータのロータシャフトは、その両端のそれぞれの先端部分で軸受を介して回転可能に支持されており、ロータシャフトの両端をそれぞれ支持する軸受の軸受間距離、すなわち、ロータシャフトの支持スパンが長くなっている。そのため、ロータシャフトの支持スパンが短い場合と比較すると、ロータシャフトが受ける曲げモーメントが大きくなり、たわみが生じ易くなっている。
【０００５】
一方、上記の特許文献１に記載されているようなインナーロータ型のモータは、図１に示すように、ステータ１０８の内周面とロータ１０３の外周面との間にエアギャップ１０９が設けられている。通常、モータは、エアギャップが狭いほど磁束密度が高くなって性能が向上する。したがって、モータは、できるだけ狭いエアギャップが設定される。しかしながら、上記のようにロータシャフトの支持スパンが長いことによって回転中に生じるたわみが大きくなると、モータのエアギャップが過度に狭くなってしまい、その結果、ステータの内周面とロータの外周面とが干渉してしまうおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、所定の回転部材を取り付けて回転する回転軸の支持スパンを短縮して、回転軸に生じるたわみを抑制することが可能な回転軸の支持構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記回転軸と一体に回転する回転部材と、前記回転部材を前記回転軸に固定する締結部材と、前記回転軸を回転可能に保持する第１軸受および第２軸受と、前記第１軸受および前記第２軸受を介して、前記回転部材を取り付けた前記回転軸を支持する支持部材と、を備えた回転軸の支持構造において、前記第１軸受および前記第２軸受は、それぞれ、前記回転軸の回転軸線方向で前記回転部材を挟んだ両側に配置されており、前記第１軸受は、前記回転軸線方向で前記回転部材と前記締結部材との間に取り付けられるとともに、前記締結部材により、前記回転部材と共に前記回転軸に固定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明における前記前記回転部材は、インナーロータ型のモータのロータであり、この発明における前記回転軸は、前記モータのロータシャフトであり、その場合にこの発明における前記第１軸受および前記第２軸受は、それぞれ、前記ロータシャフトの前記回転軸線方向で前記ロータシャフトを挟んだ両側に配置されていることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明における前記ロータシャフトは、前記ロータと異なる他の回転部材を取り付けた他の回転軸と一体に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
そして、この発明における前記ロータシャフトは、前記ロータシャフトと別個に形成されて前記ロータと異なる他の回転部材を取り付けた他の回転軸が一体に組み付けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の回転軸の支持構造では、回転軸を二点支持するための二つの軸受のうちの一方、すなわち、第１軸受が、回転部材と共に締結部材によって回転軸に固定される。例えば、締結部材としてナットを用いた場合、第１軸受を回転部材と共にナットで共締めすることにより、第１軸受および回転部材が共に回転軸に固定される。したがって、第１軸受は、回転軸上で、回転部材に隣接して配置される。そのため、例えば前述の図１に示したような、軸受がナット（締結部材）の外側に配置される従来の構成と比較して、回転軸の回転軸線方向における第１軸受と第２軸受との間の距離、すなわち、回転軸の支持スパンを短縮できる。したがって、この発明の回転軸の支持構造によれば、回転軸の支持スパンを短縮して、回転軸が受ける曲げモーメントを低減できる。そのため、回転軸に生じるたわみを抑制することができる。
【００１２】
また、この発明の回転軸の支持構造では、この発明における回転軸として、モータのロータシャフトが対象になり、また、この発明における回転部材として、モータのロータが対象になる。したがって、この発明の回転軸の支持構造によれば、モータのロータシャフトの支持スパンを短縮して、ロータシャフトが受ける曲げモーメントを低減できる。そのため、ロータシャフトに生じるたわみを抑制して、モータのエアギャップにおけるステータとロータとの干渉を防ぐことができる。
【００１３】
また、この発明の回転軸の支持構造によれば、モータのロータシャフトと、例えば歯車を支持する他の回転軸とが一体に形成される。言い換えると、モータのロータが取り付けられるロータシャフトに、例えば歯車等のロータと異なる他の回転部材が併せて取り付けられる。そのため、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
そして、この発明の回転軸の支持構造によれば、モータのロータシャフトと、例えば歯車を支持する他の回転軸とがそれぞれ別個に形成されて、組み付けられる。そのため、モータのロータシャフトと他の回転軸とを一体に形成した構成と比較して、ロータシャフトの支持スパンを短縮できる。その結果、ロータシャフトが受ける曲げモーメントを低減して、ロータシャフトに生じるたわみを抑制できる。したがって、モータのエアギャップにおけるステータとロータとの干渉を確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術の課題を説明するための図であって、モータのロータシャフトを支持する支持構造の一例を示す断面図である。
【図２】この発明における回転軸の支持構造の一例（ロータシャフトとギヤシャフトとを一体に形成し、その一体化した回転軸を二点支持する構成）を説明するための断面図である。
【図３】この発明における回転軸の支持構造の詳細を説明するための図であって、ナットによってロータおよび軸受を共締めする箇所を拡大して示す断面図である。
【図４】この発明における回転軸の支持構造の他の例（ロータシャフトとギヤシャフトとを一体に形成し、その一体化した回転軸を三点支持する構成）を説明するための断面図である。
【図５】この発明における回転軸の支持構造の他の例（ロータシャフトとギヤシャフトとを別個に形成し、それらロータシャフトおよびギヤシャフトをそれぞれ二点支持する構成）を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
【００１７】
図２に、この発明の実施形態で対象にする回転軸の支持構造の一例を示してある。図２に示す回転軸の支持構造１は、主要な構成要素として、ロータシャフト２、ロータ３、ナット４、軸受５、軸受６、および、ケース７を備えている。
【００１８】
ロータシャフト２は、この発明の実施形態における「回転軸」に相当する。ロータシャフト２は、モータ８の回転軸であり、後述するロータ３が取り付けられる。なお、ロータシャフト２には、例えば歯車のような、ロータ３と異なる他の回転部材が併せて取り付けられてもよい。別の言い方をすると、ロータシャフト２は、ロータ３と異なる他の回転部材を取り付けた他の回転軸と一体に形成されてもよい。図２に示す例では、ロータシャフト２は、歯車９を取り付けたギヤシャフト１０と一体に形成されている。
【００１９】
ロータ３は、上記のように、ロータシャフト２に取り付けられてロータシャフト２と一体に回転する。すなわち、ロータ３は、この発明の実施形態における「回転部材」に相当する。なお、この発明の実施形態におけるモータ８は、図２に示すように、上記のロータシャフト２、ロータ３、および、ステータ１１から構成されるインナーロータ型のモータである。モータ８は、例えば、車両の動力源として用いられる。その場合、モータ８は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどの電気モータであり、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する原動機として機能する。また、モータ８は、上記のような原動機としての機能と、外部からのトルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能とを兼ね備えたいわゆるモータ・ジェネレータであってもよい。
【００２０】
ナット４は、ねじの締結力によってロータ３をロータシャフト２に固定する。すなわち、ナット４は、この発明の実施形態における「締結部材」に相当する。具体的には、ロータシャフト２の一方（図２の左側）の端部に、ナット４の雌ねじと嵌まり合う雄ねじ部１２が形成されている。また、ロータシャフト２には、回転軸線ＡＬ方向における所定位置の外周面に、フランジ部１３が形成されている。フランジ部１３は、後述するように、ロータシャフト２に組み付けられるロータ３の回転軸線ＡＬ方向における一方（図２の右側）の端面１４と係合し、ロータ３の回転軸線ＡＬ方向における移動を規制する。ロータ３の回転軸線ＡＬ方向における他方（図２の左側）の端面１５には、後述するように、軸受５を介して、雄ねじ部１２に締め込まれるナット４からねじの締結力が作用する。その締結力により、ロータ３および軸受５がロータシャフト２に固定される。
【００２１】
軸受５および軸受６は、それぞれ、ロータシャフト２の回転軸線ＡＬ方向でロータ３を挟んだ両側に配置され、ロータシャフト２を回転可能に保持している。図２に示す例では、軸受５は、回転軸線ＡＬ方向におけるロータ３の左側に配置され、ロータシャフト２の一方の（左側の）端部を保持している。軸受６は、回転軸線ＡＬ方向におけるロータ３の右側に配置され、ロータシャフト２の他方の（右側の）端部を保持している。具体的には、軸受６は、ロータシャフト２と一体に形成されたギヤシャフト１０の（右側の）端部を保持している。軸受５および軸受６は、それぞれ、この発明の実施形態における「支持部材」に相当するケース７に支持されている。したがって、上記のようにロータ３を取り付けたロータシャフト２は、軸受５および軸受６を介して、ケース７に二点支持されている。
【００２２】
上記のようにロータシャフト２を二点支持する二つの軸受５，６のうち、軸受５は、回転軸線ＡＬ方向でロータ３とナット４との間に取り付けられて、ナット４により、ロータ３と共にロータシャフト２に固定されている。したがって、軸受５は、この発明の実施形態における「第１軸受」に相当する。軸受６は、この発明の実施形態における「第２軸受」に相当する。
【００２３】
具体的には、図３に示すように、ロータ３がロータシャフト２に組み付けられ、ロータ３の端面１４がロータシャフト２のフランジ部１３に突き当てられている。ロータ３の反対側の端面１５には、円環状のリテーナ１６を挟んで、軸受５が組み付けられている。図３に示す例では、軸受５には、内輪１７、外輪１８、ボール１９、および、ボール１９を保持する保持器（図示せず）を有するラジアル玉軸受が用いられている。軸受５の内輪１７は、ロータシャフト２に取り付けられている。軸受５の外輪１８は、ケース７に固定されている。なお、図３には示していないが、軸受６にも同様に、ラジアル玉軸受が用いられている。軸受６の内輪（図示せず）は、ロータシャフト２（ギヤシャフト１０）に取り付けられている。軸受６の外輪（図示せず）は、ケース７に固定されている。
【００２４】
ロータシャフト２の雄ねじ部１２が形成された側（図３の左側）の端部に、軸受５を挟んで、ナット４が締め込まれている。すなわち、軸受５とロータ３とが、ナット４で共締めされている。ナット４を雄ねじ部１２に締め込むことによって生じるねじの締結力により、軸受５およびロータ３が共にロータシャフト２に固定されている。
【００２５】
上記のように、この発明の実施形態における回転軸の支持構造１では、ロータシャフト２を二点支持するための二つの軸受５，６のうちの一方、すなわち、軸受５が、ロータ３と共にナット４によってロータシャフト２に固定される。したがって、軸受５は、ロータシャフト２上で、ロータ３に隣接して配置される。そのため、例えば前述の図１に示したような、軸受１０６がナット１０２の外側に配置される従来の構成と比較して、回転軸線ＡＬ方向における軸受５と軸受６との間の距離、すなわち、ロータシャフト２の支持スパンを短縮できる。したがって、この発明の実施形態における回転軸の支持構造１によれば、ロータシャフト２の支持スパンを短縮して、ロータシャフト２が受ける曲げモーメントを低減できる。そのため、ロータシャフト２に生じるたわみを抑制することができ、ひいては、モータ８のエアギャップ２０におけるステータ１１とロータ３との干渉を防ぐことができる。
【００２６】
図４には、この発明の実施形態における「回転軸」を三点で支持する構成を示してある。この図４に示す回転軸の支持構造１において、前述の図２で示した回転軸の支持構造１と構造や機能が同じ構成要素については、図２と同じ参照符号を付けてある。
【００２７】
図４に示すモータ８のロータシャフト２１は、この発明の実施形態における「回転軸」に相当するものであり、上述の図２に示したロータシャフト２と同様に、歯車９を取り付けたギヤシャフト１０と一体に形成されている。そして、このロータシャフト２１には、軸受５および軸受６に加えて、軸受２２が設けられている。
【００２８】
軸受２２は、回転軸線ＡＬ方向で、軸受５とロータ３を挟んだ反対側（図４の右側）に配置され、軸受５および軸受６と共に、ロータシャフト２１を回転可能に保持している。具体的には、軸受２２は、ロータシャフト２１上でロータ３の端面１４を係止しているフランジ部１３の背面側（図４の右側）に、フランジ部１３に隣接して配置されている。軸受２２は、軸受５，６と同様に、この発明の実施形態における「支持部材」に相当するケース７に支持されている。したがって、軸受２２は、この発明の実施形態における「第２軸受」に相当する。すなわち、この発明の実施形態における「第２軸受」は複数設けられてもよい。
【００２９】
この図４に示す例のように、ロータシャフト２１を三点支持する三個の軸受５，６，２２を設けることにより、ロータシャフト２１を二点支持する場合と比較して、ロータシャフト２１の支持スパンを短縮できる。そのため、ロータシャフト２が受ける曲げモーメントを低減して、ロータシャフト２１に生じるたわみを抑制することができる。また、上述のロータシャフト２と同様に、ロータシャフト２１とギヤシャフト１０とを一体に形成することにより、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
図５には、この発明の実施形態における「回転軸」に、他の回転軸が組み付けられている構成を示してある。この図５に示す回転軸の支持構造１において、前述の図２で示した回転軸の支持構造１と構造や機能が同じ構成要素については、図２と同じ参照符号を付けてある。
【００３１】
図５に示すモータ８のロータシャフト３１は、この発明の実施形態における「回転軸」に相当する。ロータシャフト３１は、上述の図２に示したロータシャフト２および図５に示したロータシャフト２１とは異なり、歯車９を取り付けたギヤシャフト３２が、ロータシャフト３１と一体に回転するように、ロータシャフト３１に組み付けられている。ロータシャフト３１は、軸受３３および軸受３４によって回転可能に保持されている。ギヤシャフト３２は、軸受３５および軸受３６によって回転可能に保持されている。各軸受３３，３４，３５，３６は、いずれも、この発明の実施形態における「支持部材」に相当するケース７に支持されている。
【００３２】
軸受３３は、この発明の実施形態における「第１軸受」に相当し、回転軸線ＡＬ方向でロータ３とナット４との間に取り付けられるとともに、ナット４により、ロータ３と共にロータシャフト３１に固定されている。すなわち、すなわち、軸受３３とロータ３とが、ナット４で共締めされている。ナット４を雄ねじ部１２に締め込むことによって生じるねじの締結力により、軸受３３およびロータ３が共にロータシャフト３１に固定されている。軸受３４は、この発明の実施形態における「第２軸受」に相当し、回転軸線ＡＬ方向で、軸受３３とロータ３を挟んだ反対側（図５の左側）に配置され、軸受３３と共に、ロータシャフト３１を回転可能に保持している。
【００３３】
この図５に示す例では、ロータシャフト３１と、歯車９を支持するギヤシャフト３２とがそれぞれ別個に形成されて、組み付けられる。そのため、ロータシャフト３１と、ギヤシャフト３２のような他の回転軸とを一体に形成した構成と比較して、ロータシャフト３１の支持スパンを短縮できる。その結果、ロータシャフト３１が受ける曲げモーメントを低減して、ロータシャフト３１に生じるたわみを抑制できる。したがって、モータ８のエアギャップ２０におけるステータ１１とロータ３との干渉を確実に防ぐことができる。
【００３４】
なお、上述した各実施例では、ロータシャフト２、ロータシャフト２１、あるいは、ロータシャフト３１などのモータ８の回転軸が、この発明の実施形態における「回転軸」に相当し、モータ８のロータ３が、この発明の実施形態における「回転部材」に相当する構成を示しているが、この発明の実施形態における「回転部材」は、モータのロータに限定されるものではない。また、この発明の実施形態における「回転軸」は、モータの回転軸に限定されるものではない。例えば、歯車やプーリなどが、この発明の実施形態における「回転部材」に相当する構成であってもよい。また、上述したギヤシャフト１０のように、歯車が取り付けられるギヤシャフトが、この発明の実施形態における「回転軸」に相当する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…回転軸の支持構造、  ２，２１，３１…ロータシャフト（回転軸）、  ３…ロータ（回転部材）、  ４…ナット（締結部材）、  ５，３３…軸受（第１軸受）、  ６，２２，３４…軸受（第２軸受）、  ７…ケース（支持部材）、  ８…モータ、  ９…歯車（他の回転部材）、１０，３２…ギヤシャフト（他の回転軸）、  １１…ステータ、  １２…雄ねじ部、  １３…フランジ部、  １４，１５…（ロータ３の）端面、  １６…リテーナ、  １７…（軸受５の）内輪、  １８…（軸受５の）外輪、  １９…（軸受５の）ボール、  ２０…（モータ８の）エアギャップ、  ３５，３６…軸受、  ＡＬ…回転軸線。
【図１】
2020089205.tif 000003
【図２】
2020089205.tif 000004
【図３】
2020089205.tif 000005
【図４】
2020089205.tif 000006
【図５】
2020089205.tif 000007