JP2004248492A - モータ用シール構造、モータ、及び自動車の自動変速機用モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ軸の軸方向の遊びを許容しつつ、駆動側における十分な封止性能を有するシール構造を提供し、また自動車の自動変速機用モータとして好適なモータを提供する。
【解決手段】 モータには、少なくとも１つの転がり軸受２４を介してモータ軸１８が回転可能に設けられている。モータ軸１８の転がり軸受２４に支持された部分の外周面には、環状の凹部３８が形成されている。この環状の凹部３８には、モータ軸１８と転がり軸受２４との間に位置するようにＯリング（パッキング）４０が取り付けられている。Ｏリング４０がモータ軸１８の凹部３８に取り付けられているため、モータ全体の長さや高さを増加させる必要がない。また、転がり軸受２４を用いることにより、軸方向の遊びを許容しつつモータ軸１８を支持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ用シール構造及びそれを用いたモータ、並びにモータの中でも特に自動車に用いられる自動変速機用モータに関する。

本発明は、モータに関し、特にインナーロータ型又はアウターロータ型として構成される直流モータに関する。また、直流モータの中でも特に、ブラシを用いず電子的に整流を行うブラシレス直流モータ等の永久磁石型モータに関する。この種のモータは、モータ軸と、このモータ軸に取り付けられ一又は複数の永久磁石を有するロータと、例えば薄板金により構成されるステータ本体及び相巻線を有するステータと、これらを保持するハウジングとを備えて構成される。モータ軸は、その軸方向に間隔をあけて配置された２つの軸受により回転可能に支持されており、これによりロータがステータに対して相対的に回転可能となっている。モータ軸の駆動側（すなわち、駆動力を出力する側）の端部では、軸受とハウジングとの間が、必要に応じてパッキングにより封止されている。

本発明に係るモータは、特に自動車分野への適用を意図したものであり、中でも特に自動車の自動変速機用駆動モータとしての適用を意図したものである。自動変速機用モータとして適用される場合には、自動変速機の潤滑油のモータ内への侵入を防止するために、モータの駆動側、すなわち変速機と結合される側を十分に封止する必要がある。

従来より、ハウジングとモータ軸との間を自動変速機の潤滑油が侵入しないように封止するため、ハウジングの外側に、例えば半径方向のシール機能を有するリング状のパッキングが、玉軸受の近傍でモータ軸に接するように設けられている。しかし、このようなパッキングはモータ軸方向の長さを必要とするので、モータのモータ軸方向の長さが全体として大きくなってしまうという欠点がある。ハウジングとモータ軸との間を封止するための他の解決策としては、固定軸受をハウジングとモータ軸との間に押し込むあるいは接着することが考えられる。しかしながら、この場合、軸受に大きな応力がかかるため全体として負荷が増加し、モータの消費電流が増大するという欠点がある。さらに、固定軸受を用いた場合、軸受が軸方向に移動できないため、軸方向の負荷を受けたときにモータ軸の剛性が高くなりすぎるという欠点がある。

従って、本発明は、モータ軸の軸方向の遊びを許容しつつ、駆動側において潤滑油の侵入を防止しうる十分な封止性能を有するシール構造、及びそのシール構造を有し自動車の自動変速機用モータとして好適なモータを提供することを目的とする。

上記課題は、請求項１に記載されたシール構造、請求項４に記載されたモータ、又は請求項１１に記載された自動変速機用モータによって解決される。

本発明によるモータ用シール構造では、モータ軸の外周面に環状の凹部が設けられ、この環状の凹部内にパッキングが装着される。さらに、転がり軸受が、パッキングがモータ軸と転がり軸受との間に位置するようにモータ軸の周囲に設けられる。パッキングは、好ましくはＯリングにより構成される。Ｏリングは、モータ軸と軸受との間を封止する機能と、軸受内輪を駆動する機能とを有する。軸受外輪は、例えばハウジング内に圧入され、保持される。このような構成により、軸方向における軸受の柔軟性をある程度確保しつつ、モータ軸の周囲を封止しモータ軸を軸支することができるという作用効果を奏することができる。

モータ軸の外周面に例えば溝形状の環状凹部を形成することは、製造技術上の困難を伴うことなく実現でき、また、モータ軸の軸方向及び半径方向においてモータ全体の長さ乃至高さを大きくする必要がないという利点がある。パッキングを例えば軸受と軸受座（軸受外輪が圧入された部分）との間に設けるよう構成した場合、軸受座にパッキングリングの収容に適した凹部を設けなければならないため、軸受座の最小材料強度が大きくなければならず、このような最小材料強度はどのような用途の軸受座にもあるものではない。また、ハウジングの構成によっては、凹部又は溝を設けるのは困難な場合もある。これに対し、本発明では、モータ軸に凹部を形成することは面倒な作業ではなく、簡単な旋盤作業により行うことができる。

環状凹部が形成された領域でのモータ軸の損傷の可能性を最小限にするために、環状凹部は溝の形状であることが好ましく、さらに、角が丸められていることが好ましい。

軸受を弾力性をもって保持するために、転がり軸受の軸受内輪には、軸方向（スラスト方向）に付勢力を発生するバネを用いて予圧を与えることが好ましい。このバネは、例えば軸受内輪とロータ（特に、ロータのヨーク）との間に装着される。転がり軸受は、軸受の回転部分をさらに封止する合成樹脂製のシール板を備えたシール形玉軸受であることが好ましい。

本発明によれば、モータ軸の軸方向の遊びを許容しつつ、駆動側において十分な封止性能を有するシール構造、及びそのシール構造を有し自動変速機の駆動モータとして好適なモータが得られる。

本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るモータを示す縦断面図である。

図１に示すモータは、特にブラシレス直流モータ又は他の永久磁石型モータであり、自動車の自動変速機用駆動モータとして用いられるものである。このモータは、ハウジング１０とハウジング蓋１２とを有している。ハウジング１０は、概ね円筒形状を有しており、ステータ１４に対して回転不能に固定されている。詳細には図示されていないが、ステータ１４は、例えば薄板金（シートメタル）により構成されるステータ本体と、相巻線とを有している。ハウジング１０内には、２つの転がり軸受２４，２６を介してモータ軸１８が回転可能に軸支されている。このモータ軸１８には、ロータ１６が固定されており、ハウジング１０及びステータ１４に対して相対的に回転するようになっている。ロータ１６は、ロータ磁石２０及びヨーク（継鉄）２２を有している。

転がり軸受２４，２６は、図１に示した例では、玉軸受として構成されている。一方の玉軸受２４は、モータ軸１８の駆動側（図中Ａ側）においてハウジング１０内に圧入され、保持されている。他方の玉軸受２６は、モータ軸１８の駆動側とは反対の側（図中Ｂ側）に設けられた接続モジュール２８内で保持されている。接続モジュール２８は、モータの電力線及び信号線のためのプラグ３０を備えている。接続モジュール２８は、モータ軸１８の駆動側とは反対の側（図中Ｂ側）においてハウジング１０内に圧入され、保持されている。また、接続モジュール２８には、リング状パッキング３４を介してハウジング蓋１２が取り付けられており、このハウジング蓋１２は蓋板３２により閉鎖されている。

図示されているモータには、さらに、モータの回転位置、回転数及びトルクの少なくとも一つを検出するためのセンサ装置３６を備えている。センサ装置３６は、回転検出用のセンサ磁石３７又は上記ロータ磁石２０と協働するセンサ素子３６ｂと、このセンサ素子３６ｂを支持するセンサプレート３６ａとを有している。センサ磁石３７は、ロータ１６に設けられたセンサホルダ３５上に取り付けられている。

モータ軸１８の外周面において、駆動側（図中Ａ側）の玉軸受２４に対応する領域には、パッキング、より具体的にはＯリング４０を収納するための凹部３８が設けられている。凹部３８に装着されるＯリング４０は、モータ軸１８と玉軸受２４の軸受内輪４２との間を封止する機能を有する。Ｏリング４０は、また、軸受内輪４２にモータ軸１８の回転を伝達する回転伝動体としての機能をも有する。軸受内輪４２には、モータ軸１８の軸方向（スラスト方向）に付勢力を発生するバネ４４により予圧が与えられる。この予圧の大きさは、軸受内輪４２が軸方向に一定量移動できる程度に定められる。バネ４４は、軸受内輪４２とロータ１６のヨーク２２との間に装着される。当業者には、バネ４４の代わりに、玉軸受２４に予圧を与えるための他の公知の手段を用い得ることが理解されよう。

玉軸受２４の軸受外輪４６は、上述したようにハウジング１０内に圧入されて保持されており、これにより軸受外輪４６とハウジング１０との間も封止されている。

凹部３８は、モータ軸１８の外周面に、このモータ軸１８の周方向に沿って環状に形成されている。また、モータ軸１８の凹部３８が形成された領域での損傷の可能性を最小限に抑えるため、凹部３８の内側（すなわちモータ軸１８の半径方向内側）の角および外側（モータ軸１８の半径方向外側）の角は、丸められていることが好ましい。

また、玉軸受２４は、軸受内輪４２と軸受外輪４６との間（すなわち転動体としてのボールの周囲）を介してオイルが侵入しないように封止する合成樹脂製のシール板を備えた玉軸受であることが好ましい。

本実施の形態によるモータのシール構造によれば、軸受２４を取り付ける部分の長さ又は高さを増加させる必要がなく、従ってモータ全体の長さや高さを増加させる必要がない。また、モータ軸１８が軸方向に柔軟性をもって支持されているため、遊びを許容しつつ且つ確実にモータ軸１８を軸支することができる。その結果、センサ装置３６とこれに関連するセンサ磁石３７との間隔が、モータ構成要素の種々の軸方向誤差の影響を受けないようにすることができる。

以上述べた明細書、特許請求の範囲、及び図面に開示された各構成は、本発明の実施に当たり、個々に又は任意の組合せにより種々の実施形態で実現することができる。

本発明の一実施の形態に係るモータを示す縦断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１２ ハウジング蓋
１４ ステータ
１６ ロータ
１８ モータ軸
２０ ロータ磁石
２２ ヨーク
２４ 転がり軸受（駆動側）
２６ 転がり軸受（非駆動側）
２８ 接続モジュール
３０ プラグ
３２ 蓋板
３４ リング状パッキング
３５ センサホルダ
３６ センサ装置
３７ センサ磁石
３８ 凹部
４０ Ｏリング（パッキング）
４２ 軸受内輪
４４ バネ
４６ 軸受外輪

Claims (11)

1. 少なくとも１つの転がり軸受を介して回転可能なモータ軸を有するモータに用いられるシール構造であって、
   前記モータ軸の前記転がり軸受に支持された部分の外周面に、環状の凹部が形成され、
   前記環状の凹部に、前記モータ軸と前記転がり軸受との間に位置するようにパッキングが設けられていること
   を特徴とするモータ用シール構造。
2. 前記パッキングは、Ｏリングにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ用シール構造。
3. 前記環状の凹部は、角が丸められていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用シール構造。
4. ハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた少なくとも一つの転がり軸受と、
   前記転がり軸受により回転可能に支持されたモータ軸と、
   前記モータ軸に取り付けられたロータと、
   前記ハウジングに対して固定されたステータと
   を備え、
   前記モータ軸が、前記転がり軸受に支持された部分の外周面に環状の凹部を有し、
   前記環状の凹部に、前記モータ軸と前記転がり軸受との間に位置するようにパッキングが設けられていること
   を特徴とするモータ。
5. 前記パッキングは、Ｏリングにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
6. 前記環状の凹部は、角が丸められていることを特徴とする請求項４又は５に記載のモータ。
7. 前記転がり軸受は、軸受内輪と軸受外輪とを有し、
   前記パッキングは、前記軸受内輪と前記モータ軸との間に配置されており、
   前記軸受内輪を前記モータ軸の軸方向に付勢する少なくとも一つのバネをさらに備えたことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載のモータ。
8. 前記バネは、前記モータ軸の軸方向において、前記軸受内輪と前記ロータとの間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
9. 前記転がり軸受の軸受外輪が、前記ハウジング内に圧入されて保持されていることを特徴とする請求項４乃至８の何れか１項に記載のモータ。
10. 前記転がり軸受は、軸受内輪と軸受外輪と略球状の転動体とを有し、さらに、前記軸受内輪と前記軸受外輪との間を封止するシール板を有する玉軸受であることを特徴とする請求項４乃至９の何れか１項に記載のモータ。
11. 請求項４乃至１０の何れか１項に記載のモータであって、
    前記モータ軸の軸方向における一方の側が、自動変速機を駆動する駆動側であって、
    前記パッキングが、前記自動変速機の潤滑油が前記ハウジング内に侵入しないよう、前記モータ軸の前記駆動側を封止することを特徴とする自動変速機用モータ。

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