(57)【要約】【課題】カシメに起因するベアリングの異音を抑え、モータの静粛性向上を図る。【解決手段】電動パワーステアリング装置用のモータ１にて、ロータ３のシャフト１３は、ボールベアリング１４ａ,１４ｂに回転自在に支持される。ベアリング１４ｂは、カシメ部４２によって、ハウジング４にカシメ固定される。カシメ部４２の個数を、カシメ部の個数をＣ、ｎを正の整数、Ｚをボールベアリングの玉数としたとき、（１）Ｃ≠ｎＺ，Ｃ≠ｎ（Ｚ±１）、（２）ｎ×（Ｚ＋１）＞Ｃ＞（ｎ−１）×（Ｚ−１），ｎ＝２、（３）Ｃは偶数、の条件を満たす個数とし、ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山とカシメ部４２とが一致しないように設定する。【選択図】図２
2011259647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられ、
回転軸に取り付けられたロータと、
前記ロータの外側に配置されたステータと、
前記回転軸を回転自在に支持するボールベアリングと、
前記ステータを収容すると共に、前記ボールベアリングが取り付けられるベアリング収容部を備えたハウジングと、を有する電動モータであって、
前記ボールベアリングは、該ボールベアリングの周方向に沿って、前記ベアリング収容部に複数箇所設けられたカシメ部によって軸方向への移動が規制され、
前記カシメ部は、該カシメ部の個数をＣ、ｎを正の整数、Ｚを前記ボールベアリングの玉数としたとき、
（１）Ｃ≠ｎＺ，Ｃ≠ｎ（Ｚ±１）
（２）ｎ×（Ｚ＋１）＞Ｃ＞（ｎ−１）×（Ｚ−１），  ｎ＝２
（３）Ｃは偶数
の各条件を満たす個数設けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
【請求項２】
電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられ、
回転軸に取り付けられたロータと、
前記ロータの外側に配置されたステータと、
前記回転軸を回転自在に支持するボールベアリングと、
前記ステータを収容すると共に、前記ボールベアリングが取り付けられるベアリング収容部を備えたハウジングと、を有する電動モータであって、
前記ボールベアリングは、該ボールベアリングの周方向に沿って、前記ベアリング収容部に複数箇所設けられたカシメ部によって軸方向への移動が規制され、
前記カシメ部の個数を、前記ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山が前記カシメ部と重なり合わない個数としたことを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
【請求項３】
玉数Ｃが８のボールベアリングを使用した電動パワーステアリング装置用モータにおいて、前記カシメ部の個数を１０としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用される電動モータに関し、特に、モータの回転軸を支持するベアリングの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと略記する）用の電動モータでは、モータの回転軸(モータシャフト）は、ベアリングによって回転自在に支持されている。図４は、ＥＰＳ用モータにおけるベアリングの取付状態を示す説明図である。図４に示すように、ベアリング５１は、モータハウジング５２の端部に設けられた円筒状のベアリング収容部５３に挿入・固定されている。ベアリング５１の内輪５１ａの内側には、シャフト５４が回転自在に挿入されている。ベアリング５１の外輪５１ｂの図中左端側には、仕様に応じて、ベアリングワッシャ５５が配されている。
【０００３】
ベアリング５１は、カシメによってスラスト方向の移動が規制される。また、外輪５１ｂとベアリング収容部５３内周面との間の摩擦力によって、回転方向の移動が規制される。ベアリング収容部５３には、周方向に沿って、複数個のカシメ部５６が設けられている。カシメ部５６は、コーキングパンチ５７によって、ベアリング収容部５３の内周面を塑性変形させて形成される。このカシメ部５６により、ベアリングワッシャ５５と共に、外輪５１ｂがベアリング収容部５３内に抜け止め固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-201255号公報
【特許文献２】特開2010-41871号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カシメ固定は、直接、あるいは、ベアリングワッシャを介して間接的にベアリングを押さえ込むため、ベアリングの外輪が微小ながら変形する場合がある。ベアリングは、周知のように、非常に高精度のボールが高精度に管理された外内輪の間に配置されており、外輪の変形は微小といえども、コロコロ音のような異音発生の原因となる。特に、高荷重が加わるＥＰＳ用モータでは、ベアリングの離脱防止のためカシメ固定が強固に行われる上、回転軸の撓み等の影響により、ベアリング内部の隙間が狭くなり易く、カシメ部に起因する異音が発生し易いという問題があった。さらに、ベアリングの異音は、モータの振動となってシャフトに伝わり、減速装置のウォームギヤの歯打ち音にも影響を及ぼすおそれがあり、その対策が求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、カシメによるベアリングの異音を抑えることにより、モータの静粛性向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動パワーステアリング装置用モータは、電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられ、回転軸に取り付けられたロータと、前記ロータの外側に配置されたステータと、前記回転軸を回転自在に支持するボールベアリングと、前記ステータを収容すると共に、前記ボールベアリングが取り付けられるベアリング収容部を備えたハウジングと、を有する電動モータであって、前記ボールベアリングは、該ボールベアリングの周方向に沿って、前記ベアリング収容部に複数箇所設けられたカシメ部によって軸方向への移動が規制され、前記カシメ部は、該カシメ部の個数をＣ、ｎを正の整数、Ｚを前記ボールベアリングの玉数としたとき、（１）Ｃ≠ｎＺ，Ｃ≠ｎ（Ｚ±１）、（２）ｎ×（Ｚ＋１）＞Ｃ＞（ｎ−１）×（Ｚ−１），ｎ＝２、（３）Ｃは偶数、の各条件を満たす個数設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、カシメ部の個数を上記条件に従って設けることにより、ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山とカシメ部とが重なり合わず、ベアリングの振れが小さく抑えられる。これにより、カシメ部によって生じる異音も最小限に抑えられ、モータの静粛性向上が図られる。
【０００９】
また、本発明の他の電動パワーステアリング装置用モータは、電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられ、回転軸に取り付けられたロータと、前記ロータの外側に配置されたステータと、前記回転軸を回転自在に支持するボールベアリングと、前記ステータを収容すると共に、前記ボールベアリングが取り付けられるベアリング収容部を備えたハウジングと、を有する電動モータであって、前記ボールベアリングは、該ボールベアリングの周方向に沿って、前記ベアリング収容部に複数箇所設けられたカシメ部によって軸方向への移動が規制され、前記カシメ部の個数を、前記ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山が前記カシメ部と重なり合わない個数としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、カシメ部の個数を、ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山とカシメ部とが重なり合わない個数とすることにより、ベアリングの振れが小さく抑えられる。これにより、カシメ部によって生じる異音も最小限に抑えられ、モータの静粛性向上が図られる。
【００１１】
本発明では、モータ玉数Ｃが８のボールベアリングを使用した電動パワーステアリング装置用モータにおいて、前記カシメ部の個数を１０に設定しても良く、これにより、例えば、６０００番台のベアリングを使用したモータにおける異音が最小限に抑制され、モータの静粛性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動パワーステアリング装置用モータによれば、ロータ回転軸を回転自在に支持するボールベアリングの軸方向への移動を規制するカシメ部を、カシメ部の個数をＣ、ｎを正の整数、Ｚを前記ボールベアリングの玉数としたとき、（１）Ｃ≠ｎＺ，Ｃ≠ｎ（Ｚ±１）、（２）ｎ×（Ｚ＋１）＞Ｃ＞（ｎ−１）×（Ｚ−１），ｎ＝２、（３）Ｃは偶数、の各条件を満たす個数設けることにより、ベアリングの振れを小さく抑えることができる。従って、カシメ部によって生じる異音が最小限に抑えられ、モータの静粛性向上を図ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の他の電動パワーステアリング装置用モータによれば、ロータ回転軸を回転自在に支持するボールベアリングの軸方向への移動を規制するカシメ部の個数を、ボールベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山が前記カシメ部と重なり合わない個数とすることにより、ベアリングの振れを小さく抑えることができる。従って、カシメ部によって生じる異音が最小限に抑えられ、モータの静粛性向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である電動パワーステアリング装置用モータの断面図である。
【図２】６０００番台のベアリング（玉数：８個）におけるカシメの個数とうねりの次数との関係を示す表である。
【図３】６０００番台のベアリングにおける振れを実際に測定した実験結果を示す表である。
【図４】電動パワーステアリング装置用モータにおけるベアリングの取付状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例であるＥＰＳ用モータの断面図である。ＥＰＳ用モータ１（以下、モータ１と略記する）は、例えば、コラムアシスト式ＥＰＳの動力源として使用され、自動車のステアリングシャフトに対し動作補助力を付与する。モータ１は、いわゆるブラシレスモータであり、図１に示すように、外側にステータ（固定子）２、内側にロータ（回転子）３を配したインナーロータ型の構成となっている。モータ１は、ステアリングシャフトに設けられた図示しない減速機構部に取り付けられ、モータ１の回転は、この減速機構部によってステアリングシャフトに減速されて伝達される。
【００１６】
ステータ２は、有底円筒形状のハウジング４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット７とから構成されている。ハウジング４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、モータヨークを兼ねている。ハウジング４の開口部には、固定ネジ１０によって合成樹脂製のブラケット８が取り付けられる。ステータコア５には合成樹脂製のインシュレータ１１が取り付けられており、インシュレータ１１の外側にはコイル６が巻装されている。ステータコア５の一端側には、コイル６の端部６ａが引き出されている。
【００１７】
ステータコア５の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバー９がインサート成形されたバスバーユニット７が取り付けられる。バスバー９には複数個の給電用端子１２が径方向に突設されており、バスバーユニット７の周囲にはこの給電用端子１２が放射状に突出している。一方、バスバー９の端部は、バスバーユニット７の端面から軸方向に延出され、バスバー端子３３を形成している。バスバーユニット７の取り付けに際し、コイル端部６ａは給電用端子１２と溶接される。バスバーユニット７では、バスバー９は、モータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられており、各コイル６は、その相に対応した給電用端子１２と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ハウジング４内に圧入固定される。
【００１８】
ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３は、モータ回転軸となるシャフト１３を有している。シャフト１３は、ボールベアリング（以下、ベアリングと略記する）１４ａ,１４ｂによって回転自在に支持されている。リヤ側のベアリング１４ａは、ハウジング４の底部中央に形成されたベアリング収容部４１に圧入固定されている。フロント側のベアリング１４ｂは、金属製のベアリングホルダ１９によって、ブラケット８の中央部に固定されている。ベアリングホルダ１９の中央部には、有底円筒形状のベアリング収容部４１が形成されている。ベアリング１４ｂは、このベアリング収容部４１内に挿入され、カシメ固定される。ベアリング収容部４１には、図４と同様の構成にて、カシメ部４２が形成されている。ベアリング１４ａは、カシメ部４２によって、軸方向の移動が規制された状態で固定される。カシメ部４２は、周方向に沿って複数箇所設けられている。
【００１９】
ここで、本発明によるモータ１では、カシメ部４２の個数を最適設定することにより、カシメに起因するベアリングの異音を抑制し、モータの静粛性向上を図っている。一般に、ベアリングの振動はベアリングの玉数に依存しており、シャフト（内輪）１回転における径方向のうねり振動の山数はｎＺ±１個（ｎ：正の整数，Ｚ：玉数）、軸方向のうねり振動の山数はｎＺ個となることが知られている。従来のＥＰＳ用モータでは、ベアリングとして、８個のボールを使用するいわゆる６０００番台のベアリングを使用しており、カシメ部４２の数が４個となっている。すなわち、玉数がカシメ数の倍数となっている。このため、カシメによる変形部位とうねりの山が重なり合ってしまい、うねりの影響が大きく現れ異音が発生してしまうと推認された。
【００２０】
そこで、本発明者らは、カシメの個数とうねりの山（ベアリングの玉数）との関係に着目し、６０００番台のベアリングにて両者の関係を検討した。図２は、その結果を示す表である。図２において、●はカシメによるうねりの次数（カシメ個数）、◎は径方向のうねりの次数（山数）、○は軸方向のうねりの次数（山数）をそれぞれ示している。なお、２０次を超える次数のうねりは、振れが小さくモータ性能への影響も少ないため、２０次以下程度のうねりに着目する。
【００２１】
図２から分かるように、例えば、４点カシメの場合には、玉数８やその倍数にて●と○が重なっており、６点カシメの場合には、玉数８の倍数（１８）にて●と◎が重なっている。このように、●と、◎又は○が重なる設定では、カシメによる変形部位とうねりの山が完全一致する形で重なり合う。従って、●と◎,○が重なるような設定は、異音抑制のためには回避する必要がある。このような観点から図２の表を解析すると、●と、◎又は○が全く重ならないのは、玉数８のベアリングでは、カシメ個数が５又は１０となる。ただ、カシメ個数が５の場合、カシメ部４２の配置が非対称となり、バランスが崩れ、うねりが生じ易くなる。従って、表の解析からは、玉数８ではカシメ個数１０が最適となる。
【００２２】
本発明者らは、この結論を確認すべく実験を行い、図３のグラフのような結果を得た。図３に示すように、１０点カシメが最も良い結果であり、先の解析による予想が裏付けられた。すなわち、ベアリングに生じる径方向及び軸方向のうねりの山とカシメ部とが重なり合わないような設定とすることにより、ベアリングの振れを小さく抑えることができ、カシメ部４２によって生じる異音も最小限に抑えられる。また、５点,９点の奇数カシメでは、特に１次成分に大きな振れが生じており、好ましくないことも分かった。同様の解析と実験は、玉数７個の６００番台のベアリングにても行ったが、そこでも、●,◎,○が重ならない１０点カシメが最も良好であり、●,◎,○が重ならないものの、奇数カシメの５点カシメは振れが大きかった。
【００２３】
このような結果に基づき、発明者らは、ＥＰＳ用モータのカシメ点数を以下のように設定することにより、非常に静粛なモータを提供できることが分かった。
Ｃ：カシメ数，ｎ：正の整数，Ｚ：玉数
（１）Ｃ≠ｎＺ，Ｃ≠ｎ（Ｚ±１）
（２）ｎ×（Ｚ＋１）＞Ｃ＞（ｎ−１）×（Ｚ−１），  ｎ＝２
（３）Ｃは偶数
この場合、（１）は、ベアリングのうねりの次数成分との共振を避けるための設定である。また、（２）においてｎ＝２としたのは、ｎ＝３以上は、カシメパンチの数が多くなり管理上好ましくないからである。（３）は、Ｃを奇数として、カシメ部の配置を非対称にすると、偶数成分の大きなうねりが生じるからである。
【００２４】
このように、本発明のＥＰＳ用モータでは、カシメ部４２の個数を上記のように設定することにより、カシメ部とベアリングの持つ「うねり」との競合を避けることができ、カシメ部４２によって生じる異音を最小限に抑えることが可能となる。従って、ベアリングのコロ音を抑えた静粛性の高いモータを提供することが可能となる。また、カシメの点数も最適化されるため、必要以上にカシメ点数を多くする必要がない。このため、カシメ点数を極力抑えることができ、モータの品質管理も容易となり、製品品質の向上や製品価格の低減も図られる。さらに、異音低減に伴い、ベアリング内の当接状態も緩和され、ベアリングの寿命も向上する。
【００２５】
シャフト１３には、円筒形状のロータコア１５ａ〜１５ｃが固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット（永久磁石）１６ａ〜１６ｃが取り付けられている。マグネット１６ａ〜１６ｃの外側には、有底円筒形状のマグネットカバー１８が取り付けられている。
【００２６】
マグネット１６ａ〜１６ｃの外側には、合成樹脂製のマグネットホルダ１７ａ〜１７ｃが取り付けられている。マグネット１６ａ〜１６ｃは、マグネットホルダ１７ａ〜１７ｃに保持される形でロータコア１５ａ〜１５ｃの外周に配される。モータ１では、マグネット１６ａ〜１６ｃは、各マグネットホルダ１７ａ〜１７ｃによって軸方向に３列配置されている。
【００２７】
マグネットホルダ１７ａの端部には、回転角度検出手段であるレゾルバ２１のロータ（レゾルバロータ）２２が取り付けられている。これに対し、レゾルバ２１のステータ（レゾルバステータ）２３は、金属製のレゾルバホルダ２４内に圧入され、合成樹脂製のブラケットホルダ２５に収容されている。レゾルバホルダ２４は有底円筒形状に形成されており、ブラケット８の中央部に設けられたリブ２６の端部外周に軽圧入される。ブラケットホルダ２５は、図示しないタッピンネジによって、ブラケット８の内側に固定される。
【００２８】
ブラケットホルダ２５とブラケット８は、両者間にレゾルバホルダ２４のフランジ部２４ａを介在させた形で、前述のタッピンネジにて固定される。フランジ部２４ａは、ブラケットホルダ２５とブラケット８との間にて、周方向に若干移動可能に取り付けられており、レゾルバホルダ２４は、ステータ２３の位置調整後、レゾルバ固定ネジ２８によってブラケットホルダ２５に固定される。図１に示すように、ブラケットホルダ２５には、金属製のレゾルバ固定ナット２７が取り付けられている。レゾルバ固定ナット２７には、ブラケット８の外側からレゾルバ固定ネジ２８がねじ込まれ、ベアリングホルダ１９とレゾルバホルダ２４がブラケット８に共締めされる。これにより、レゾルバホルダ２４は、周方向の位置が調整された状態でブラケット８の内側に固定される。
【００２９】
ブラケット８にはまた、パワーターミナル３１がインサート成形されている。パワーターミナル３１はＵ,Ｖ,Ｗの各相ごとに設けられ、その一端側３１ａが開口部３２内に配置されている。パワーターミナル３１の他端側３１ｂは、パワーコネクタ３４内に配置されている。ブラケット８をハウジング４に組み付けると、バスバーユニット７から軸方向に延びるバスバー端子３３がパワーターミナル３１と並列に対向する。モータ１では、ハウジング４にブラケット８を取り付けた後、開口部３２内にてバスバー端子３３とパワーターミナル３１を溶接固定する。
【００３０】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、ベアリングのカシメ固定に際し、ベアリングワッシャを介設させた状態でカシメを行う構成を示したが、ベアリングワッシャを用いることなく、ベアリング１４ｂを直接、カシメ部４２にてカシメ固定しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１    電動パワーステアリング装置用モータ
２    ステータ
３    ロータ
４    ハウジング
５    ステータコア
６    ステータコイル
６ａ  コイル端部
７    バスバーユニット
８    ブラケット
９    バスバー
１０    固定ネジ
１１    インシュレータ
１２    給電用端子
１３    シャフト
１４ａ,１４ｂ     ボールベアリング
１５ａ〜１５ｃ    ロータコア
１６ａ〜１６ｃ    マグネット
１７ａ〜１７ｃ    マグネットホルダ
１８    マグネットカバー
１９    ベアリングホルダ
２１    レゾルバ
２２    レゾルバロータ
２３    レゾルバステータ
２４    レゾルバホルダ
２４ａ    フランジ部
２５    ブラケットホルダ
２６    リブ
２７    レゾルバ固定ナット
２８    レゾルバ固定ネジ
３１    パワーターミナル
３１ａ  一端側
３１ｂ  他端側
３２    開口部
３３    バスバー端子
３４    パワーコネクタ
４１    ベアリング収容部
４２    カシメ部
５１    ベアリング
５１ａ  内輪
５１ｂ  外輪
５２    モータハウジング
５３    ベアリング収容部
５４    シャフト
５５    ベアリングワッシャ
５６    カシメ部
５７    コーキングパンチ
【図１】
2011259647.tif 000003
【図２】
2011259647.tif 000004
【図３】
2011259647.tif 000005
【図４】
2011259647.tif 000006