(57)【要約】【課題】組み付け性を損なうことなく、軸受の外輪とハウジングの軸受支持部との相対回転を抑止することができ、振動及び異音を低減することができる電動モータを提供する。【解決手段】ハウジング４２と、ハウジング４２内に配設されハウジング４２の軸受支持部４５に支持された軸受４６に回転可能に保持される回転子３７とを備え、軸受４６の外輪４６ｃの外形部５１と軸受支持部４５の外輪４６ｃを保持する内形部５６とが互いに嵌合する角形状に形成されている。かかる構成により、外輪の外形部と軸受支持部の内形部との間に隙間があっても軸受の外輪の軸受支持部に対する相対回転を抑止することができ、振動及び異音を低減することができる。また、外輪の外形部と軸受支持部の内形部との隙間に弾性体を設けてもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内に配設され、該ハウジングの軸受支持部に支持された軸受に回転可能に保持される回転子と、を備えた電動モータにおいて、
前記軸受の外輪の外形部と前記軸受支持部の前記外輪を保持する内形部とが互いに嵌合する角形状に形成されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
前記外輪の外形部と前記軸受支持部の内形部との隙間に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
【請求項３】
前記外輪の外形部の各角部に前記弾性体を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。
【請求項４】
前記外輪の外形部又は前記軸受支持部の内形部の隣り合う二辺の接触面以外の隙間に前記弾性体を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。
【請求項５】
前記回転子がウォームに連結されるとともに該ウォームがウォームホイールに噛み合わされており、
前記外輪の外形部及び前記軸受支持部の内形部の角部が、前記ウォームの中心軸線の垂直方向に指向し且つ前記ウォームホイールの中心軸線の垂直方向に指向する姿勢で配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動モータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動モータによって車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ及びこれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、例えばステアリングシャフトに固定されたウォームホイールに噛み合うウォームを電動モータで駆動することで操舵力を補助するものである。このような電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータは、ハウジングの軸受支持部に支持された軸受を介してその回転子がハウジングに回転可能に保持されるようになっており、この軸受は、その円環状の外輪が軸受支持部の断面円形状の内形部に嵌合させられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０１６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の軸受は、ハウジングへの組み付け性を向上させるために、その外輪が軸受支持部の内形部に隙間をもって嵌合するようになっているが、この隙間を有するが故に、軸受の外輪とハウジングの軸受支持部とが相対的に転動し易い状況になっている。このため、回転子が高速回転する場合に、軸受の外輪がハウジングの軸受支持部に拘束されずに回転させられ、振動及び叩き音等の異音を発生させる原因となっていた。
【０００４】
本発明は、組み付け性を損なうことなく、軸受の外輪とハウジングの軸受支持部との相対回転を抑止することができ、振動及び異音を低減することができる電動モータ及びこれを用いた電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の電動モータは、ハウジングと、該ハウジング内に配設され、該ハウジングの軸受支持部に支持された軸受に回転可能に保持される回転子とを備えた電動モータにおいて、前記軸受の外輪の外形部と前記軸受支持部の前記外輪を保持する内形部とが互いに嵌合する角形状に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
係る構成とすることにより、軸受の外輪の角形状の外形部をハウジングの軸受支持部の角形状の内形部に嵌合させることになるため、組み付け性を損なうことがないように、これらの間に隙間があっても軸受の外輪の軸受支持部に対する相対回転を抑止することができる。したがって、振動及び異音を低減することができる。
【０００７】
この場合、前記外輪の外形部と前記軸受支持部の内形部との隙間に弾性体を設けても良い。
【０００８】
係る構成とすれば、弾性体が外輪に生じる振動を吸収し軸受支持部に伝えにくくできる。したがって、より一層、振動及び異音を低減することができる。
【０００９】
また、前記外輪の外形部の各角部に前記弾性体を設けるようにしても良い。
【００１０】
係る構成とすれば、外輪の外形部の各角部に設けられた弾性体が、外輪に生じる振動を吸収し軸受支持部に伝えにくくできる。したがって、より一層、振動及び異音を低減することができる。
【００１１】
また、前記外輪の外形部及び前記軸受支持部の内形部の隣り合う二辺の接触面以外の隙間に前記弾性体を設けても良い。
【００１２】
係る構成とすれば、外輪の外形部と軸受支持部の内形部とを隣り合う二辺の接触面で接触させることになるため、軸受支持部に対する軸受の遊びを一層規制することができる。したがって、より一層、振動及び異音を低減することができる。
【００１３】
また、前記回転子がウォームに連結されるとともに該ウォームがウォームホイールに噛み合わされている場合に、前記外輪の外形部又は前記軸受支持部の内形部の角部が、前記ウォームの中心軸線の垂直方向に指向し且つ前記ウォームホイールの中心軸線の垂直方向に指向する姿勢で配置されるようにしても良い。
【００１４】
係る構成とすれば、回転子がウォームに連結されこのウォームがウォームホイールに噛み合わされている場合に、生じる振れの指向方向であるウォームの中心軸線の垂直方向且つウォームホイールの中心軸線の垂直方向に指向して外輪の外形部及び軸受支持部の内形部の角部を配置するため、より一層、振動及び異音を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の電動パワーステアリング装置は、上記の電動モータによって車両のステアリング系に操舵補助トルクを与えるものである。
【００１６】
係る構成とすれば、組み付け性を損なうことなく、振動及び異音を低減することができる電動モータを用いるので、低コストで静粛性に優れることになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、組み付け性を損なうことなく、軸受の外輪とハウジングの軸受支持部との相対回転を抑止することができ、振動及び異音を低減することができる電動モータ及びこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電動モータ及びこれを用いた電動パワーステアリング装置の各実施形態について説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、コラム式の電動パワーステアリング装置１０を示したものであり、符号１１はステアリングシャフト、１２は該ステアリングシャフト１１のハウジング、１３はパワーアシスト用の電動モータ、２０はラック・ピニオン式運動変換機構、３０はウォーム歯車減速機構、４０はトルクセンサである。
【００２０】
ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力部１１ａとステアリング出力部１１ｂとを備えており、ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支持されている。ハウジング１２は車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されており、また、ステアリング入力部１１ａの上端にはステアリングホイール（図示せず）が固定されている。
【００２１】
さらに、ステアリング入力部１１ａとステアリング出力部１１ｂとはトルクセンサ４０のトーションバーを介して連結されており、ステアリングホイールからステアリング入力部１１ａを経てステアリング出力部１１ｂに伝達される操舵トルクがトルクセンサ４０により検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力が制御される。
【００２２】
ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され、軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部を有するピニオン軸２２と、ラック軸２１及びピニオン軸２２を支承する筒状のケース２３とを備えている。ラック・ピニオン式運動変換機構２０のラック軸２１の両端側に設けられた図示略のナックルに、前輪のホイールが取り付けられる。
【００２３】
ピニオン軸２２とステアリング出力部１１ｂの下端とは、２個の自在継手１５，１６及び連結部材１７で連結されている。また、ステアリング出力部１１ｂの軸方向の中間位置にはウォーム歯車減速機構３０が配置され、このウォーム歯車減速機構３０を介して電動モータ１３からステアリング出力部１１ｂに対して操舵補助力が付与される。
【００２４】
ウォーム歯車減速機構３０は、図２に示すように、ステアリング出力部１１ｂと一体回転するウォームホイール３１と、このウォームホイール３１に噛み合うウォーム３２と、ウォームホイール３１及びウォーム３２等を収納する図１に示すギヤケース３３とを備えている。ウォーム３２はその両端部が円環状の軸受３４，３５を介してギヤケース３３に支持されており、その一端部が電動モータ１３の回転子３７の駆動軸３７Ａにスプライン結合により連結されている。ウォーム３２の中心軸線に対する直交方向にウォームホイール３１の中心軸線が沿っている。
【００２５】
電動モータ１３（図２）は、固定子（図示略）を内側に保持するハウジング４２と、このハウジング４２内において固定子と半径方向に対向するように配設された上記の回転子３７とを有している。なお、図２では、回転子３７の駆動軸３７Ａ部のみを表示している。例えば、当該駆動軸３７Ａの周囲にコイルや磁石などが取り付けられている。回転子３７の駆動軸３７Ａのウォーム３２側の一端部は、円環状の軸受４３を介してハウジング４２に回転自在に支持されている。
【００２６】
これに対して回転子３７のウォーム３２とは反対側の他端部は、ハウジング４２の軸受支持部４５に支持された軸受４６を介して回転自在に保持されることになる。
【００２７】
この軸受４６は、図３に示すように、内側に回転子３７の駆動軸３７Ａが圧入される円環状（円筒状）の内輪４６ａ（図３（Ｃ））と、この内輪４６ａの外周側に配設される例えば球状をなす複数の転動体４６ｂと、内輪４６ａに複数の転動体４６ｂを介して同軸且つ回転自在に保持される外輪４６ｃとを有している。
【００２８】
そして、この外輪４６ｃは、例えば、図３（Ｂ）に示すように、正多角形の角形状の中心部が円柱状にくり抜かれた形状となっている。即ち、半径方向内側の内形部５０が円形状とされる一方、半径方向外側の外形部５１が、内形部５０の中心軸線（言い換えれば内輪４６ａの中心軸線、さらに言い換えれば回転子３７の中心軸線）を中心とした正多角形の角形状に形成されている。ここでは、内形部５０の中心軸線を中心とした正五角形形状に形成されている。つまり、外輪４６ｃの外形部５１は、内形部５０の中心軸線と平行な五カ所の平面部５１ａが環状且つ隣り合うもの同士のなす角部５１ｂがすべて同角度（１０８度）となるように環状に連結されている。
【００２９】
この外輪４６ｃの外形部５１を嵌合させるハウジング４２の軸受支持部４５の内形部５６も、多角形の角形状に形成されている。即ち、ハウジング４２の軸受支持部４５は、前記正多角形の角形状と相似形でより大きい多角形の凹部を有する。具体的には正五角柱形状の凹部を有する（図３（Ｄ））。つまり、軸受支持部４５の内形部５６は、五カ所の平面部５６ａが環状且つ隣り合うもの同士のなす角部５６ｂがすべて同角度（１０８度）となるように環状に連結されている。
【００３０】
ここで、この軸受４６は、ハウジング４２との組み付け性を向上させるために、半径方向に隙間をもった遊嵌状態でハウジング４２の軸受支持部４５に保持されるようになっており、この隙間による遊びをなくすために、外輪４６ｃの外形部５１と軸受支持部４５の内形部５６との隙間には複数の弾性体５８が設けられている。これら弾性体５８は、例えば、外輪４６ｃの外形部５１の各角部５１ｂに固着状態で保持されている。
【００３１】
以上に述べた第１実施形態によれば、電動モータ１３が、回転子３７を支持する軸受４６の外輪４６ｃの角形状の外形部５１を、ハウジング４２の軸受支持部４５の角形状の内形部５６に嵌合させることになるため、組み付け性を損なうことがないようにこれらの間に隙間を設けても、軸受４６の外輪４６ｃの軸受支持部４５に対する相対回転を抑止することができる。したがって、電動モータ１３の振動及び異音を低減することができる。しかも、図４に示すように、回転子３７の回転により軸受４６の外輪４６ｃが転動体４６ｂとの摩擦力で回転しようとした場合に、理論的に、外輪４６ｃは、すべての角部５１ｂが同時に軸受支持部４５に衝突しようとすることになり、衝突エネルギを分散することができる。また、この状態で、外輪４６ｃはすべての角部５１ｂが軸受支持部４５に当接する姿勢となることから、軸受支持部４５と緊密的に接触し、互いの隙間を小さくすることができる。これらの理由からも、振動及び異音を低減することができる。
【００３２】
また、電動モータ１３は、外輪４６ｃの外形部５１の各角部５１ｂに設けられた弾性体５８が、外輪４６ｃに生じる振動を吸収し軸受支持部４５に伝えにくくできる。したがって、より一層、振動及び異音を低減することができる。
【００３３】
例えば、図５には、軸受４６の外輪４６ｃとハウジング４２の軸受支持部４５との径方向直接衝撃モードを示している。即ち、軸受４６の内輪４６ａが高速回転するときに、軸受４６のアンバランスによって、内輪４６ａに圧入された回転子３７の駆動軸３７Ａがこの駆動軸３７Ａを支持する軸受４６とともに径方向に振動することになる。よって、外輪４６ｃと軸受支持部４５との間に不規則的に、例えば図５に矢印で示すような径方向の振動が発生する。その場合に、外輪４６ｃの外形部５１の各角部５１ｂに設けられた弾性体５８が、衝撃振動を吸収し異音を抑えることになる。
【００３４】
また、図６には、軸受４６の外輪４６ｃとハウジング４２の軸受支持部４５との径方向左右回転衝撃モードを示している。軸受４６の内輪４６ａが高速回転するときに、転動体４６ｂと外輪４６ｃとの静摩擦のほか、粘性摩擦のような動摩擦も起きる。これらの摩擦によって外輪４６ｃが軸受支持部４５に対して相対回転傾向を生じる。モータ軸速度の変化と、軸受４６のアンバランス及び軸受４６の多角形の拘束によって、外輪４６ｃと軸受支持部４５との間に、図６の矢印で示すような径方向左右回転衝撃が発生する。その場合にも、外輪４６ｃの外形部５１の各角部５１ｂに設けられた弾性体５８が、衝撃振動を吸収し異音を抑えることになる。
【００３５】
したがって、以上の電動モータ１３によって車両のステアリング系に操舵補助トルクを与える電動パワーステアリング装置１０は、その電動モータ１３が、組み付け性を損なうことなく振動及び異音を低減することができるため、装置全体としても低コストで静粛性に優れることになる。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明に係る電動モータの第２実施形態を、主に図７及び図８を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。
【００３７】
第２実施形態では、図７に示すように、軸受支持部４５の内形部５６の平面部（内形面）５６ａと外輪４６ｃの平面部５１ａの間に、弾性体６０を設けている。具体的には、図８に示すように、軸受支持部４５の内形部５６のある角部５６ｂ（例えば、図中最下部の角部）を中心に隣り合う平面部５１ａ以外の平面部５１ａの隙間に板状の弾性体６０を設けている。即ち、外輪４６ｃの外形部５１のある角部５１ｂを形成する隣り合う平面部以外の平面部（５１ａ３、５１ａ４、５１ａ５）と、これらに対向する、軸受支持部４５の内形部５６の平面部（５６ａ３、５６ａ４、５６ａ５）との隙間に板状の弾性体６０を設けている。つまり、三辺の平面部５１ａ，５６ａ間に、それぞれ板状の弾性体６０を介装している。これにより、ある角部５１ｂ，５６ｂを形成する隣り合う二辺の平面部（５１ａ１と５６ａ１、５１ａ２と５６ａ２）はそれぞれ互いに接触する接触面となる。
【００３８】
このような第２実施形態によれば、上記した残りの三対の平面部５１ａ，５６ａ間にそれぞれ設けられた弾性体６０が、ある角部５１ｂ，５６ｂを形成する隣り合う二辺の平面部５１ａ，５６ａ同士及び平面部５１ａ，５６ａ同士をそれぞれ接触状態に維持するように、外輪４６ｃの外形部５１を軸受支持部４５の内形部５６に押し付けることになる。よって、軸受支持部４５に対する軸受４６の遊びを規制することができるとともに、弾性体６０が外輪４６ｃに生じる振動を吸収し軸受支持部４５に伝えにくくできる。したがって、振動及び異音を低減することができる。
【００３９】
しかも、外輪４６ｃの外形部５１と軸受支持部４５の内形部５６とを、ある角部５１ｂ，５６ｂを形成する隣り合う二辺の平面部５１ａ，５６ａ同士を面接触させることになるため、接触面積が大きくなる。よって、摩擦力が増加し、さらに、軸受支持部４５に対する軸受４６の遊びを一層規制することができる。したがって、より一層、振動及び異音を低減することができる。なお、第１実施形態の図３に示す下側の３つの弾性体５８を省略し、上記のように接触面積を大きくしてもよい。
【００４０】
さらに、外輪４６ｃの外形部５１及び軸受支持部４５の内形部５６の角部５１ｂ，５６ｂを、図７に示すように、ウォーム３２の中心軸線の垂直方向に指向し且つウォームホイール３１の中心軸線の垂直方向に指向する姿勢としても良い。このように構成すれば、回転子３７がウォーム３２に連結されこのウォーム３２がウォームホイール３１に噛み合わされていることから、回転子３７に生じる振れの方向が、図７に矢印で示すようにウォーム３２の中心軸線の垂直方向に指向し且つウォームホイール３１の中心軸線の垂直方向に指向することになる。よって、この方向に指向して外輪４６ｃの外形部５１及び軸受支持部４５の内形部５６の一対の角部５１ｂ，５６ｂが配置されることから、より一層、振動及び異音を低減することができる。なお、第１実施形態の電動モータ（図２、図３参照）について、上記のように配置（姿勢）させてもよい。また、図７においては、内形部５６の一の角部を下向きに配置したが、当該角部を１８０°回転させ、上向きに配置してもよい。
【００４１】
なお、以上に述べた各実施形態では、軸受４６の外輪４６ｃの外形部５１及びハウジング４２の軸受支持部４５の内形部５６が正五角形形状をなす場合を例にとり説明したが、他の角形状としても良い。例えば、図９に示すように、外形部５１が三つの平面部５１ａ及び三つの角部５１ｂを有し、内形部５６が三カ所の平面部５６ａ及び三カ所の角部５６ｂを有して、互いに嵌合する正三角形形状をなすよう構成してもよい。また、図１０に示すように、外形部５１が四カ所の平面部５１ａ及び四カ所の角部５１ｂを有し、内形部５６が四カ所の平面部５６ａ及び四カ所の角部５６ｂを有して、互いに嵌合する正方形形状をなすよう構成してもよい。また、図１１に示すように、外形部５１が六カ所の平面部５１ａ及び六カ所の角部５１ｂを有し、内形部５６が六カ所の平面部５６ａ及び六カ所の角部５６ｂを有して、互いに嵌合する正六角形形状をなすよう構成してもよい。また、外径部５１等を必ずしも正多角形状とする必要はなく、一部もしくは全ての辺の長さが異なる多角形状としてもよい。
このように、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る電動モータの第１実施形態を用いた電動パワーステアリング装置を示す正面図である。
【図２】同第１実施形態を含む要部を示すステアリング軸方向から見た図である。
【図３】同第１実施形態の要部を示す断面図および部分斜視図である。
【図４】同第１実施形態の外輪の相対回転状態を示す断面図である。
【図５】同第１実施形態の外輪の振動状態を模式的に示す断面図である。
【図６】同第１実施形態の外輪の振動状態を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明に係る電動モータの第２実施形態を含む要部を示すステアリング軸方向から見た図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図８】同第２実施形態の要部を示す断面図である。
【図９】本発明に係る電動モータの変形例の要部を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る電動モータの変形例の要部を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る電動モータの変形例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…電動パワーステアリング装置、１３…電動モータ、３１…ウォームホイール、３２…ウォーム、３７…回転子、４２…ハウジング、４５…軸受支持部、４６…軸受、４６ｃ…外輪、５１…外形部、５１ｂ，５６ｂ…角部、５６…内形部、５８，６０…弾性体。
【図１】
2009213189.tif 000003
【図２】
2009213189.tif 000004
【図３】
2009213189.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009213189.tif 000009
【図８】
2009213189.tif 000010
【図９】
2009213189.tif 000011
【図１０】
2009213189.tif 000012
【図１１】
2009213189.tif 000013