(57)【要約】【課題】反出力取出側軸受内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる静粛性に優れた電動機及び電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ロータ７０と、ロータ７０を収納するケース５２と、を備え、ロータ７０の出力軸７１の出力取出側の部分を出力取出側軸受６７を介してケース５２に支持させる一方、出力軸７１の出力取出側とは反対側の部分を反出力取出側軸受５９を介してケース５２に支持させて構成した電動機１３において、反出力取出側軸受５９を、出力取出側軸受６７を略中心として摺動可能とする。【選択図】図２
2009044863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、このロータを収納するケースと、を備え、前記ロータの出力軸の出力取出側の部分が出力取出側軸受を介して前記ケースに支持される一方、前記出力軸の出力取出側とは反対側の部分が反出力取出側軸受を介して前記ケースに支持されてなる電動機において、
前記反出力取出側軸受は、前記出力取出側軸受を略中心として摺動可能とされてなることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記反出力取出側軸受は、前記出力軸に取り付けられた内輪と、前記内輪の径方向外側に配置された外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に所定の接触角をもって配置された転動体と、を有し、前記内輪と前記転動体との接触境界部における接線に直交しかつ前記転動体の中心を通る直線が前記出力取出側軸受の中心を通るように構成され、かつ、前記内輪と前記外輪との間に間隙が形成されてなることを特徴とする、
請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記反出力取出側軸受は、前記ケースに対して径方向間隙をもって配置されるとともに、前記出力取出側軸受の中心を略中心とした球面座を有することを特徴とする、
請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
前記径方向間隙に、弾性体が介装されてなることを特徴とする、
請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
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であって、
請求項１から４の何れか一項に記載の電動機を備えることを特徴とする、
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、電動機及び電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、出力性能は勿論のこと、用途によっては静粛性が求められることがある。例えば、車両の電動パワーステアリング装置用の電動機は、車室内又は車室近傍に配置されることになるため、動作時に騒音が発生すると、車室にいる乗員に不快感を与える可能性がある。
【０００３】
このため、現在においては、電動機の騒音を抑制することを目的とした種々の技術が提案されている。例えば、電動機のロータの出力軸を支持する軸受とケースとの間に形成された間隙に防振材を介装する技術（例えば、特許文献１〜３参照）や、出力軸と軸受との間に防振材を介装する技術（例えば、特許文献４及び５参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２５２８５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１００１７号公報
【特許文献３】特開２００２−１０１６０８号公報
【特許文献４】特開２００３−３２９５５号公報
【特許文献５】特開２００３−２３７５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の電動機においては、出力軸の出力取出側とは反対側の部分が、反出力取出側軸受によって支持されている。近年においては、この反出力取出側軸受の内部に形成される間隙の寸法が、出力軸の回転時の軸摺動量に依存して変化し、軸受内の荷重分布が変動して、これに起因した摺動音が発生することが明らかとなっている。前記した特許文献１〜５に記載された各技術は、軸受とケースとの間や出力軸と軸受との間に形成された間隙に起因した騒音を抑制するものであるが、前記したような軸受内の荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することは困難ないし不可能であった。
【０００５】
本発明は、反出力取出側軸受内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる静粛性に優れた電動機及びこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る電動機は、ロータと、このロータを収納するケースと、を備え、ロータの出力軸の出力取出側の部分が出力取出側軸受を介してケースに支持される一方、出力軸の出力取出側とは反対側の部分が反出力取出側軸受を介してケースに支持されてなる電動機において、反出力取出側軸受は、出力取出側軸受を略中心として摺動可能とされてなるものである。
【０００７】
かかる構成を採用すると、反出力取出側軸受が、出力取出側軸受を略中心として摺動可能とされているため、反出力取出側軸受内に生じる荷重分布の変動を抑制することができる。従って、前記荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができ、静粛性に優れた電動機を提供することが可能となる。
【０００８】
前記電動機において、出力軸に取り付けられた内輪と、この内輪の径方向外側に配置された外輪と、内輪及び外輪の間に所定の接触角をもって配置された転動体と、を有する反出力取出側軸受を採用するとともに、内輪と転動体との接触境界部における接線に直交しかつ転動体の中心を通る直線が出力取出側軸受の中心を通るように構成し、かつ、内輪と外輪との間に間隙を形成することができる。
【０００９】
また、前記電動機において、ケースに対して径方向間隙をもって配置されるとともに、出力取出側軸受の中心を略中心とした球面座を有する反出力取出側軸受を採用することもできる。かかる場合において、径方向間隙に、弾性体を介装することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、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であって、前記電動機を備えるものである。
【００１１】
かかる構成を採用すると、反出力取出側軸受内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる電動機を採用するため、静粛性に優れた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、反出力取出側軸受内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる静粛性に優れた電動機及びこれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る電動機及びこれを備え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。
【００１４】
＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０について説明する。
【００１５】
本実施形態に係るコラム式の電動パワーステアリング装置１０は、図１に示すように、ステアリング系（ステアリングシャフト１１、ハウジング１２、ラック・ピニオン式運動変換機構２０、ウォーム減速機構３０等からなる構成）と、このステアリング系に操舵補助トルクを与えるパワーアシスト用の電動モータ１３と、トルクセンサ４０と、を備えている。
【００１６】
ステアリングシャフト１１は、ステアリング入力軸１１ａと、ステアリング出力軸１１ｂと、を有しており、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いる。ステアリング入力軸１１ａは、その上端に、図示していないステアリングホイールが固定されることとなり、ステアリングホイールと同期回転する。
【００１７】
ステアリング入力軸１１ａとステアリング出力軸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いる。ステアリングホイールからステアリング入力軸１１ａを経てステアリング出力軸１１ｂに伝達される操舵トルクは、トルクセンサ４０により検出される。そして、図示していないＥＣＵが、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ１３の出力を制御する。
【００１８】
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が設けられたピニオン軸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、を有している。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していないナックルには、前輪のホイールが取り付けられる。
【００１９】
ピニオン軸２２とステアリング出力軸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、ステアリング出力軸１１ｂの軸方向の中間位置には、ウォーム減速機構３０が配置され、このウォーム減速機構３０を介して電動モータ１３から、ステアリング出力軸１１ｂに対して操舵補助トルクが付与される。
【００２０】
次いで、電動モータ１３及びウォーム減速機構３０について説明する。
【００２１】
電動モータ１３（ブラシレスモータ）は、本発明における電動機に相当するものであり、図２に示すように、略有底円筒状のケース本体５０と、このケース本体５０の開口側に取り付けられる略円環状のフランジ５１と、を有するモータケース５２を備えている。
【００２２】
モータケース５２を構成するケース本体５０は、モータ軸方向に沿う円筒状の胴部５３と、胴部５３のモータ軸方向の一端を閉塞する底部５４と、胴部５３のモータ軸方向の他端から半径方向に延在するフランジ部５５と、を有している。ケース本体５０の胴部５３の内周面には、ステータコア６１が固定されており、ステータコア６１にはインシュレータ６２を介してコイル６３が巻回されている。ケース本体５０の底部５４の中央には、開口とは反対側に有底円筒状に突出するベアリングハウジング５８が形成されている。ベアリングハウジング５８は、その内側に、単列アンギュラ玉軸受であるベアリング（反出力取出側軸受）５９を保持するものである。
【００２３】
フランジ５１の内周部には、略円筒状の保持部材６６が嵌合され、この保持部材６６の内側に、単列深溝玉軸受であるベアリング（出力取出側軸受）６７を保持するための円環状のベアリングホルダ６８が嵌合されている。これら保持部材６６及びベアリングホルダ６８もモータケース５２を構成している。ベアリングホルダ６８に保持された出力取出側のベアリング６７と、ケース本体５０のベアリングハウジング５８に保持された反出力取出側のベアリング５９と、によって、ロータ７０の出力軸７１が回転可能に支持される。ロータ７０の出力軸７１は、フランジ５１から外側に突出しており、この突出部分がウォーム減速機構３０に出力する出力取出端７２となっている。
【００２４】
ロータ７０の出力軸７１のベアリング６７と出力取出端７２との間の部分には、回転位置検出機構７５が設けられている。回転位置検出機構７５は、出力軸７１に固定されるセンサロータ７６と、センサロータ７６の回転位置を検出するセンサ本体７７と、を有している。
【００２５】
ウォーム減速機構３０は、電動モータ１３のフランジ５１に固定されるギヤケース３１と、ギヤケース３１内に配置されて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３２と、ギヤケース３１内に配置されてウォームホイール３２に噛み合うウォーム３３と、を有している。ウォーム３３は、その両端部が単列深溝玉軸受であるベアリング３４，３５によってギヤケース３１に支持されており、その一端部が電動モータ１３の出力軸７１の出力取出端７２にスプライン結合により連結されている。
【００２６】
ウォーム３３の電動モータ１３側のベアリング３４近傍部分には、複数の段差が設けられている。ベアリング３４と、ウォーム３３の端部に設けられた段差と、の間には保持リング３６が設けられ、前記段差に隣接して設けられた他の段差には保持リング３７が設けられ、これら保持リング３６，３７の間には環状の弾性部材３８が介装されている。ウォーム３３の電動モータ１３と反対側のベアリング３５近傍部分にも、複数の段差が設けられている。ベアリング３５と、ウォーム３３の端部に設けられた段差と、の間には保持リング４１が設けられ、前記段差に隣接して設けられた他の段差には保持リング４２が設けられ、これら保持リング４１，４２の間には環状の弾性部材４３が介装されている。なお、電動モータ１３側のベアリング３４がスナップリング４４によってギヤケース３１に対して抜け止めされることにより、ウォーム３３等もギヤケース３１に対して抜け止めされている。
【００２７】
出力軸７１の出力取出端７２とは反対側の部分をケース本体５０に支持するベアリング５９は、円環状をなして半径方向内側に配置される内輪８１と、円環状をなして内輪８１の半径方向外側に配置される外輪８２と、これら内輪８１と外輪８２との間に配置され内輪８１及び外輪８２に設けられた案内溝に図２にαで示す接触角をもって接触する複数の球状の転動体８３と、を有している。ここで、接触角とは、内輪８１の案内溝の転動体８３との接触境界部における接線Ａ（図２の実線）と、出力軸７１に対する直交線（図２の一点鎖線）と、のなす角を意味する。ベアリング５９の内輪８１は、出力軸７１の段差に当接する位置まで圧入され、外輪８２は、ベアリングハウジング５８の内周面に対して挿入用の隙間をもって遊嵌されている。また、外輪８２とベアリングハウジング５８の底面との間には、外輪８２を出力取出端７２側に押圧する皿バネ８４が介装されている。
【００２８】
ベアリング５９は、前記した接線Ａ（図２の実線）に対して略直交しかつ転動体８３の中心を通る直線Ｂ（図２の二点鎖線）が、出力軸７１の出力取出端７２側の部分をベアリングホルダ６８に支持するベアリング６７の中心Ｏを通るように設定されている。また、内輪８１と外輪８２との間には、所定寸法の間隙が形成されている。これにより、ベアリング５９の内輪８１は、出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として略円弧状に摺動可能とされる。
【００２９】
以上の実施形態に係る電動モータ１３においては、反出力取出側のベアリング５９の出力軸７１を支持する内輪８１が、出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として摺動可能とされるため、反出力取出側のベアリング５９内に生じる荷重分布の変動が抑制される。電動モータ１３の出力軸７１の出力取出端７２には、ウォーム３３の回転をウォームホイール３２に伝達する際にウォーム３３の径方向への動きによって図２に矢印Ｃで示す振れ方向の荷重が生じることになり、この荷重が、出力軸７１を出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として傾動させようとする結果、反出力取出側のベアリング５９の内輪８１も出力軸７１と一体に傾動しようとする。このため、従来構造のままでは、ベアリング５９の内部に荷重分布の変動が生じてしまうことになるが、内輪８１が、接触角α及び間隙によって、出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として摺動可能とされることから、内輪８１の傾動をベアリング５９内で吸収して、荷重分布の変動を抑制することができる。従って、ベアリング５９の内部の荷重分布の変動に起因した摺動音が抑制されて、優れた静粛性が実現されることとなる。
【００３０】
また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、反出力取出側のベアリング５９内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる電動モータ１３を採用するため、静粛性に優れたものとなる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０の電動モータ１３の出力軸７１の反出力取出側における支持構造を変更したものであり、その他の構成については実質的に同一である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、重複する構成については第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。
【００３２】
本実施形態においては、出力軸７１の出力取出端７２とは反対側の部分をケース本体５０に支持するベアリング（反出力取出側軸受）８５が、図３に示すように、軸方向に隣接して配置される２つの円環状の軌道輪８６，８７と、これら軌道輪８６，８７の間に配置される複数の球状の転動体８８と、を有する単式スラスト玉軸受として構成されている。ベアリング８５の一方の軌道輪８６は、出力軸７１の段差に当接する位置まで圧入されている。また、軌道輪８６，８７はベアリングハウジング５８の内周面に対して径方向間隙をもって遊嵌されている。
【００３３】
ベアリング８５は、ベアリング６７の中心Ｏを略中心とした半径Ｒの球面座９０を有している。すなわち、軌道輪８７のベアリング６７とは反対側の端面８７ａがベアリング６７の中心Ｏを略中心とした半径Ｒの球面状に形成されており、この軌道輪８７とベアリングハウジング５８の底面との間には、軌道輪８７の端面８７ａに当接しベアリング６７の中心Ｏを略中心とした半径Ｒの球面状をなす端面９１ａを有する座金９１が介装されている。これら端面８７ａ及び端面９１ａが、球面座９０を構成する。この結果、ベアリング８５は、球面座９０によって出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として摺動可能とされる。また、ベアリング８５の軌道輪８６，８７の外周面と、ベアリングハウジング５８の内周面と、の間に形成された径方向間隙には、この間隙を埋めるように円環状の弾性体９３が介装されている。
【００３４】
以上の実施形態に係る電動モータにおいては、反出力取出側のベアリング８５が、出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として摺動可能とされているため、反出力取出側のベアリング８５内に生じる荷重分布の変動が第１実施形態と同様に抑制される。すなわち、ベアリング８５の軌道輪８７が、球面座９０によって、出力取出側のベアリング６７の中心Ｏを略中心として摺動可能とされることから、出力軸７１の傾動をベアリング８５が全体的に摺動することで吸収して、ベアリング８５の内部に生じる荷重分布の変動を抑制することができる。従って、ベアリング８５の内部の荷重分布の変動に起因した摺動音が抑制されて、優れた静粛性が実現されることとなる。
【００３５】
また、以上の実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、反出力取出側のベアリング８５内に生じる荷重分布の変動に起因した摺動音を抑制することができる電動モータを採用するため、静粛性に優れたものとなる。
【００３６】
なお、以上の各実施形態においては、電動機として「ブラシレスモータ」（電動モータ１３）を例示したが、ブラシ付きモータや誘導電動機等の他の種々の電動機にも本発明に係るモータ軸受構造を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電動モータの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…電動パワーステアリング装置、１３…電動モータ（電動機）、５２…モータケース、５９…ベアリング（反出力取出側軸受）、６７…ベアリング（出力取出側軸受）、７０…ロータ、７１…出力軸、８１…内輪、８２…外輪、８３…転動体、８５…ベアリング（反出力取出側軸受）、９０…球面座、９３…弾性体、Ａ…接線、Ｂ…直線、Ｏ…中心、α…接触角。
【図１】
2009044863.tif 000003
【図２】
2009044863.tif 000004
【図３】
2009044863.tif 000005