波形垫圈、具有该波形垫圈的旋转轴支承装置以及电动机

摘要

本发明提供波形垫圈、具有该波形垫圈的旋转轴支承装置、以及具有该旋转轴支承装置的电动机。波形垫圈（50）用于电动动力转向装置的轴支承装置。波形垫圈（50）具有圆环部（51）以及6个外侧突出部（57）。圆环部（51）具有：朝第一轴向突出的第一突出部（54）；以及形成为与第一突出部（54）连续、且朝第二轴向突出的第二突出部（55）。各外侧突出部（57）在圆环部（51）的径向（R）上比圆环部（51）的外周朝外侧（RA）突出。

说明书

技术领域

本发明涉及波形垫圈、具有该波形垫圈的旋转轴支承装置、以及具有 该旋转轴支承装置的电动机。

背景技术

日本特开2009-201255号所述的电动机在旋转轴的旋转轴承（滚动 轴承：rolling bearing）与保持壳体之间具有波形垫圈。波形垫圈对旋 转轴承施加载荷。

波形垫圈所具有的外径使得在该波形垫圈与保持壳体之间产生间 隙。对于波形垫圈而言，若波形垫圈的中心轴与旋转轴承的中心轴错开， 则使得旋转轴承的载荷不平衡。因此，优选减小波形垫圈与旋转轴承的 错位程度。此外，只要是对旋转轴承以外的对象部件施加载荷的波形垫 圈，不管是哪种波形垫圈，都会产生相同的问题。

发明内容

本发明提供能够降低相对于对象部件的错位程度的波形垫圈、具有 该波形垫圈的旋转轴支承装置、以及具有该旋转轴支承装置的电动机。

本发明的一实施方式是一种波形垫圈，其特征在于，具备：圆环部， 其具有朝轴向一方突出的第一突出部、以及形成为与上述第一突出部连 续、且朝上述轴向另一方突出的第二突出部；以及多个外侧突出部，它 们在上述圆环部的径向上比上述圆环部的外周朝外侧突出。

附图说明

通过以下参照附图对实施方式所进行的详细说明，使得本发明的上 述以及其它目的、特征和优点变得清楚，其中，例如数字用来表示结构 单元，其中，

图1是示出实施方式的电动动力转向装置的示意构造的示意图。

图2是示出实施方式的辅助装置的剖视图。

图3是示出实施方式的电动机的剖视图。

图4是示出实施方式的波形垫圈的主视图。

图5是图4的AZ向视图。

图6是放大示出图4的一部分的主视图。

图7是示出将波形垫圈配置于实施方式的保持壳体后的状态的剖视 图。

图8是放大示出图7的一部分的剖视图。

图9是示意性地示出施加于实施方式的旋转轴支承装置的预压力的 示意图。

图10是示意性地示出施加于现有的旋转轴支承装置的预压力的示 意图。

图11是示出施加于实施方式的轴承的预压力的图表。

图12是关于现有的旋转轴支承装置的图表，且是示出施加于轴承 的预压力的图表。

图13是示出其他实施方式的波形垫圈的主视图。

图14是示出图13的波形垫圈的制造工序的主视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。

参照图1对电动动力转向装置1的结构进行说明。电动动力转向装 置1具有方向盘2、前轮3、转向装置10、辅助装置20以及减速器60。

通过方向盘2朝转向装置10的转向柱轴12传递扭矩。通过转向装 置10改变前轮3的转向角。通过辅助装置20对转向柱轴12施加扭矩。 通过减速器60将电动机30的旋转朝转向柱轴12传递。电动动力转向 装置1根据输入到转向柱轴12的转向操纵扭矩以及行驶速度来控制辅 助装置20的电动机30。

转向装置10具有转向轴11、齿条与齿轮机构15以及齿条轴16。转 向轴11具有转向柱轴12、中间轴13以及小齿轮轴14。齿条与齿轮机 构15与小齿轮轴14连结。齿条轴16连结于齿条与齿轮机构15以及前 轮3，由此改变前轮3的转向角。

参照图2对辅助装置20的结构进行说明。其中，以下述（A）及（B） 的方式对辅助装置20及其周边的装置的方向进行定义。

（A）将旋转轴31的轴向设为“轴向Z”。对于轴向Z而言，将从 蜗杆轴62侧朝向电动机30侧的方向设为“第一轴向ZA”。另外，将从 电动机30侧朝向蜗杆轴62侧的方向设为“第二轴向ZB”。

（B）将与轴向Z正交的方向设为“方向W”。对于方向W而言， 将从蜗轮68侧朝向蜗杆轴62侧的方向设为“第一方向WA”。另外， 对于方向W而言，将从蜗杆轴62侧朝向蜗轮68侧的方向设为“第二 方向WB”。

辅助装置20具有对转向柱轴12施加扭矩的电动机30。电动机30 具有旋转轴31、转子32、定子33、线圈34、角度分解器35、基板外壳 36、旋转轴支承装置40以及减速器60。角度分解器35对旋转轴31的 旋转角度进行检测。基板外壳36收纳未图示的电动机30的驱动电路。

参照图3对旋转轴支承装置40的结构进行说明。旋转轴支承装置 40具有保持壳体41、O型环44、前侧轴承45、后侧轴承46以及波形 垫圈50。其中，前侧轴承45相当于“旋转轴承”。

保持壳体41在内部的收纳空间收纳电动机30、前侧轴承45、后侧 轴承46、O型环44以及波形垫圈50。保持壳体41具有转子外壳43以 及定子外壳42。保持壳体41组装于基板外壳36。

定子外壳42配置于定子33的外侧而对定子33进行支承。定子外 壳42具有对波形垫圈50以及前侧轴承45进行保持的保持部42A。

转子外壳43的第一轴向ZA侧的端部安装于基板外壳36。转子外 壳43的第二轴向ZB侧的端部安装于定子外壳42。转子外壳43对后侧 轴承46以及角度分解器35进行支承。转子外壳43具有对后侧轴承46 进行保持的轴承保持部43A。

前侧轴承45对旋转轴31的比转子32靠第二轴向ZB侧的部分进行 支承。前侧轴承45具有前侧内圈45A以及前侧外圈45B。

前侧内圈45A被朝旋转轴31压入。前侧外圈45B相对于保持部42A 间隙配合。O型环配置于前侧外圈45B的外周与保持部42A的内周之 间。

后侧轴承46对旋转轴31的比转子32靠第一轴向ZA侧的部分进行 支承。后侧轴承46具有后侧内圈46A以及后侧外圈46B。后侧内圈46A 被朝旋转轴31压入。后侧外圈46B在以相对于保持壳体41间隙配合的 方式插入到保持壳体41以后，被保持于保持壳体41。

波形垫圈50配置于前侧轴承45与保持部42A之间。波形垫圈50 对前侧轴承45施加朝向第一轴向ZA的载荷。

如图4所示，波形垫圈50具有圆环部51、插入孔58以及6个外侧 突出部57。其中，以下述（C）及（D）的方式对波形垫圈50及其周边 的装置的方向进行定义。

（C）将波形垫圈50的径向设为“径向R”。对于径向R而言，将 从波形垫圈50的中心朝向外侧的方向设为“外侧RA”。另外，将从波 形垫圈50的外侧朝向中心的方向设为“内侧RB”。

（D）将波形垫圈50的周向设为“周向S”。

插入孔58插入有电动机30的旋转轴31（参照图3）。圆环部51具 有圆环形状。圆环部51具有内周侧凹部53、3个第一突出部54以及3 个第二突出部55。相邻的第一突出部54以及第二突出部55连续地形成。 另外，由第一突出部54中的第二突出部55附近的一部分以及第二突出 部55中的第一突出部54附近的一部分构成连结部分56（参照图5）。

内周侧凹部53的内周52在径向R上朝外侧RA凹陷。内周侧凹部 53在形成有外侧突出部57的部分的径向R的内侧的部分形成。

如图5所示，第一突出部54朝波形垫圈50的第一轴向ZA突出。 第一突出部54具有第一倾斜部54A、第二倾斜部54B、以及顶部54C。 第一倾斜部54A随着朝向波形垫圈50的周向S的一方而从第二轴向ZB 朝向第一轴向ZA。

第二倾斜部54B随着朝向波形垫圈50的周向S的一方而从第一轴 向ZA朝向第二轴向ZB。第一倾斜部54A以及第二倾斜部54B以朝第 一轴向ZA的突出程度最大的顶点54D作为边界部分。

顶部54C由第一倾斜部54A以及第二倾斜部54B中的顶点54D以 及顶点54D附近的部分构成。第二突出部55朝波形垫圈50的第二轴向 ZB突出。第二突出部55具有第一倾斜部55A、第二倾斜部55B以及顶 部55C。

第一倾斜部55A随着朝向波形垫圈50的周向S的一方而从第二轴 向ZB朝向第一轴向ZA。第二倾斜部55B随着朝向波形垫圈50的周向 S的一方而从第一轴向ZA朝向第二轴向ZB。

第一倾斜部55A以及第二倾斜部55B以朝第一轴向ZA突出程度最 大的顶点55D作为边界部分。顶部55C由第一倾斜部55A以及第二倾 斜部55B中的顶点55D以及顶点55D附近的部分构成。

连结部分56将顶部54C以及顶部55C连结。连结部分56由相邻的 第二倾斜部54B的一部分以及第一倾斜部55A的一部分构成。或者， 连结部分56由相邻的第二倾斜部55B的一部分以及第一倾斜部54A的 一部分构成。

顶部54C在波形垫圈50的轴向Z上与第一轴向ZA侧的三分之一 的部分对应。顶部55C在波形垫圈50的轴向Z上与第二轴向ZB侧的 三分之一的部分对应。连结部分56在波形垫圈50的轴向Z上与顶部 54C以及顶部55C之间的三分之一的部分对应。

外侧突出部57的轴向Z上的中央位置与波形垫圈50的轴向Z上的 中央位置一致。如图6所示，外侧突出部57的形状与内周侧凹部53的 形状一致，均为圆弧形状。

外侧突出部57的最大突出量DA与内周侧凹部53的最大凹陷量EA 相等。因此，对于波形垫圈50而言，具有外侧突出部57的部分的径向 R上的大小亦即宽度HA，与不具有外侧突出部57的部分的径向R上 的大小亦即宽度HB相等。即，波形垫圈50的径向R的大小恒定。

参照图7及图8对波形垫圈50与保持部42A之间的关系进行说明。 其中，图7及图8示出了波形垫圈50的中心轴与保持部42A的中心轴 一致的状态。

如图7所示，波形垫圈50插入到保持部42A。如图8所示，当将通 过多个外侧突出部57的所有顶点的正圆设为假想圆CX时，假想圆CX 的直径亦即波形垫圈50的最大外径比保持部42A的内径稍小。

波形垫圈50的最大外径与保持部42A的内径之差，小于波形垫圈 50的最大外径与圆环部51的外径亦即波形垫圈50的最小外径之差。另 外，波形垫圈50的最大外径与保持部42A的内径之差等于图8中的假 想圆CX与保持部42A的内周的间隙的大小YA的两倍。波形垫圈50 的最大外径与波形垫圈50的最小外径的差值等于最大突出量DA的两 倍。

参照图2对减速器60的结构进行说明。减速器60具有：减速器外 壳61、蜗轮68、蜗杆轴62、第一轴承65、第二轴承66、作为施力部件 67的橡胶以及作为按压部件69的橡胶。蜗杆轴62具有作为第一轴向 ZA侧的端部的蜗杆前端部63、以及作为第二轴向ZB侧的端部的蜗杆 连结部64。蜗杆轴62与旋转轴31一体地旋转。

减速器外壳61收纳蜗轮68以及蜗杆轴62。减速器外壳61安装于 定子外壳42。蜗轮68与蜗杆轴62啮合。另外，将蜗杆轴62的旋转朝 转向柱轴12（参照图1）传递。蜗杆连结部64经由施力部件67而与旋 转轴31连接。蜗杆轴62经由施力部件67而对旋转轴31施加从第二轴 向ZB朝向第一轴向ZA的力。

第一轴承65对蜗杆轴62的蜗杆前端部63进行支承。第二轴承66 对蜗杆轴62的蜗杆连结部64进行支承。按压部件69配置于第一轴承 65的外周。按压部件69将蜗杆轴62朝蜗轮68按压。

当蜗杆轴62旋转时，蜗杆轴62相对于蜗轮68（参照图2）朝第一 轴向ZA以及第二轴向ZB移动。另外，当蜗杆轴62旋转时，蜗杆轴 62沿方向W移动。蜗杆轴62在蜗杆前端部63被按压部件69朝蜗轮 68按压。因此，对蜗杆轴62作用有相对于轴向Z倾斜的力。

参照图8对波形垫圈50的作用进行说明。波形垫圈50具有外侧突 出部57。当与不具有外侧突出部57的现有的波形垫圈相比较时，波形 垫圈50与保持部42A之间的间隙更小。因此，波形垫圈50的中心轴相 对于保持部42A的中心轴的最大错动量较小。因此，能够减小波形垫圈 50相对于前侧轴承45的错动量。

波形垫圈50的外侧突出部57位于连结部分56。因此，与外侧突出 部57位于顶部54C以及顶部55C的情况相比较，能够减弱波形垫圈50 的外侧突出部57对弹簧常数产生的影响。

由于波形垫圈50具有内周侧凹部53，所以宽度HA与宽度HB相 等。因此，能够减弱波形垫圈的外侧突出部57对弹簧常数产生的影响。

对旋转轴支承装置40的作用进行说明。如图9所示，施力部件67 经由蜗杆轴62（参照图2）而对旋转轴31施加朝向第一轴向ZA的载 荷F1。波形垫圈50对前侧轴承45施加朝向第一轴向ZA的载荷F2。

前侧轴承45借助载荷F2而对前侧外圈45B施加朝向第一轴向ZA 的预压力。后侧轴承46借助载荷F1以及载荷F2而对后侧内圈46A施 加朝向第一轴向ZA的预压力。

图10中示出了现有的旋转轴支承装置140。该现有的旋转轴支承装 置140将波形垫圈150配置于后侧轴承146以及轴承配置部143A之间。

前侧轴承145具有前侧内圈145A以及前侧外圈145B。前侧内圈 145A被朝旋转轴31压入。前侧外圈145B保持于保持部142A。

后侧轴承146具有后侧内圈146A以及后侧外圈146B。后侧内圈 146A被朝旋转轴31压入。后侧外圈146B相对于轴承配置部143A间 隙配合。

波形垫圈150对后侧轴承146施加朝向第二轴向ZB的载荷F3。前 侧轴承145借助由施力部件67产生的负载F1对前侧内圈145A施加朝 向第一轴向ZA的预压力。

后侧轴承146借助载荷F3对后侧外圈146B施加朝向第二轴向ZB 的预压力。此处，借助负载F3对前侧轴承145的前侧内圈145A施加 朝向第二轴向ZB的载荷。由于载荷F3是朝向载荷F1的方向的相反侧 的力，所以对前侧轴承145施加的预压力降低。

通过与现有的旋转轴支承装置140进行比较来说明旋转轴支承装置 40的作用。如图12所示，对于现有的旋转轴支承装置140的轴承载荷 而言，基于波形垫圈150的载荷F3越大，对后侧轴承146施加的载荷 越大，即预压力越高。另一方面，基于波形垫圈50的载荷F3越大，对 前侧轴承145施加的载荷越小，即预压力越低。

另一方面，如图11所示，对于旋转轴支承装置40的轴承载荷而言， 基于波形垫圈50的载荷F2越大，对前侧轴承45施加的载荷以及对后 侧轴承46施加的载荷越高。

本实施方式的电动动力转向装置1起到以下效果。

（1）波形垫圈50具有多个外侧突出部57。因此，在将波形垫圈 50配置于作为保持部件的保持部42A的内部的情况下，通过外侧突出 部57来缩小波形垫圈50的最大外径与保持部42A的内径之差。因此， 波形垫圈50与不具有外侧突出部57的现有的波形垫圈50相比较，能 够减小相对于作为对象部件的前侧轴承45的错位量。

（2）波形垫圈50的外侧突出部57位于第一突出部54的顶部54C 以及第二突出部55的顶部55C之间的连结部分56。因此，与外侧突出 部57位于顶部54C以及顶部55C的情况相比较，能够减弱波形垫圈50 的外侧突出部57对弹簧常数产生的影响。

另外，当增大波形垫圈50的弹簧常数时，通过增大圆环部51的外 径并减小外侧突出部57的最大突出量DA，能够抑制波形垫圈50的最 大外径的变化。另外，当减小波形垫圈50的弹簧常数时，通过减小圆 环部51的外径并增大外侧突出部57的最大突出量DA，能够抑制波形 垫圈50的最大外径的变化。因此，能够提高波形垫圈50的弹簧常数的 自由度。另外，与在波形垫圈50和保持部42A之间具有定位部件的结 构相比较，能够减少部件件数。

（3）圆环部51在形成有外侧突出部57的部分的径向R的内侧RB 侧的部分具有内周侧凹部53，内周侧凹部53具有朝外侧突出部57凹陷 的形状。因此，缩小了波形垫圈50的具有外侧突出部57的部分的宽度 HA与波形垫圈50的不具有外侧突出部57的部分的宽度HB之差。因 此，能够进一步减小波形垫圈50的外侧突出部57对弹簧常数产生的影 响。

（4）波形垫圈50的内周侧凹部53的最大凹陷量EA与外侧突出部 57的最大突出量DA相等。因此，波形垫圈50的外侧突出部57的突出 程度最大的部分的宽度HA与不具有外侧突出部57的部分的宽度HB 相等。因此，能够减小波形垫圈50的外侧突出部57对弹簧常数产生的 影响。

（5）对于旋转轴支承装置40而言，波形垫圈50对前侧轴承45施 加轴向Z的载荷。因此，前侧轴承45的轴向上的移动被波形垫圈50 抑制。

（6）对于旋转轴支承装置40而言，波形垫圈50的最大外径与保 持部42A的内径之差，小于波形垫圈50的最大外径与波形垫圈50的最 小外径之差。即，波形垫圈50的中心轴相对于保持部的中心轴的最大 错动量较小。因此，能够降低波形垫圈50相对于前侧轴承45的错位量。

（7）旋转轴支承装置40对前侧轴承45以及后侧轴承46双方施加 朝向第一轴向ZA的方向的预压力。即，由于对前侧轴承45以及后侧 轴承46施加的预压力的方向相同，因此能够降低对前侧轴承45以及后 侧轴承46未施加适当的预压力的担忧。

（8）电动动力转向装置1具备减速器60，该减速器60具有蜗杆轴 62以及蜗轮68。减速器60经由施力部件67而对旋转轴31施加朝向第 一轴向ZA的力。对于旋转轴31而言，被后侧轴承46支承的部分的振 摆（runout）程度甚于被与蜗杆轴62连接的一侧的前侧轴承45支承的 部分的振摆程度。旋转轴支承装置40对后侧轴承46施加载荷F1以及 载荷F2。即，由于与现有的旋转轴支承装置140相比较，施加于后侧 轴承46的载荷较大，所以对于电动动力转向装置1而言，能够减弱旋 转轴31的被后侧轴承46支承的部分的振摆（runout）程度。

（9）对于旋转轴支承装置40而言，后侧外圈46B保持于轴承保持 部43A。因此，能够抑制旋转轴31的被后侧轴承46支承的部分的振摆 （runout）。

（10）旋转轴支承装置40具有O型环44。因此，能够抑制前侧轴 承45相对于保持部42A的径向上的晃动。另外，能够降低因前侧轴承 45与保持部42A发生碰撞而产生的异响。

本电动动力转向装置1包含上述实施方式以外的实施方式。以下， 示出作为本电动动力转向装置1的其他实施方式的上述实施方式的变形 例。此外，以下的各变形例还能够相互组合。

实施方式的波形垫圈50具有与圆环部51的外周连续的外侧突出部 57。另一方面，图13所示的波形垫圈250具有与圆环部251的内周252 连续的外侧突出部257。如图14所示，该外侧突出部257通过将与对金 属板进行冲切后的垫圈材料350的圆环部251的内周252连续的外侧突 出部257朝外侧RA折弯而形成。另外，在将垫圈材料350的外侧突出 部257朝外侧RA折弯以后，再通过使垫圈材料350变形而形成波形垫 圈250的第一突出部254以及第二突出部255。因此，对于波形垫圈250 而言，外侧突出部257的一部分与连结部分256重叠。

实施方式的波形垫圈50具有6个外侧突出部57。另一方面，变形 例的波形垫圈50省略了1～5个外侧突出部57。在波形垫圈50具有两个 以上外侧突出部57的情况下，当两个外侧突出部57在波形垫圈50的 周向S上处于错开180度的位置时，假想圆CX的直径与具有6个外侧 突出部57的波形垫圈50的直径相等。

在波形垫圈50具有3个以上外侧突出部57的情况下，当3个外侧 突出部57在波形垫圈50的周向S上位于相隔120度的位置时，即，每 隔一个连结部分56而形成一个外侧突出部57时，假想圆CX的直径与 具有6个外侧突出部57的波形垫圈50的直径相等。

此外，即使在波形垫圈50仅具有一个外侧突出部57的情况下，由 于与不具有外侧突出部57的现有的波形垫圈相比较，波形垫圈50的最 大外径较大，因此相对于前侧轴承45的错开量减小。

实施方式的波形垫圈50的外侧突出部57的轴向Z上的中央位置与 波形垫圈50的轴向Z上的中央位置一致。另一方面，变形例的波形垫 圈50的外侧突出部57的轴向Z上的中央位置，位于比波形垫圈50的 轴向Z上的中央位置靠第一轴向ZA侧或第二轴向ZB侧的位置。

实施方式的波形垫圈50的外侧突出部57从连结部分56朝外侧RA 突出。另一方面，变形例的波形垫圈50的外侧突出部57从顶部54C或 者顶部55C朝外侧RA突出。

实施方式的波形垫圈50的外侧突出部57具有圆弧形状。另一方面， 变形例的波形垫圈50的外侧突出部57具有三角形形状、或者四边形形 状。

实施方式的波形垫圈50具有内周侧凹部53。另一方面，变形例的 波形垫圈50省略了内周侧凹部53。

实施方式的波形垫圈50的内周侧凹部53具有圆弧形状。另一方面， 变形例的波形垫圈50的内周侧凹部53具有三角形形状、或者四边形形 状。

实施方式的波形垫圈50的外侧突出部57的最大突出量DA与内周 侧凹部53的最大凹陷量EA相等。另一方面，变形例的波形垫圈50的 内周侧凹部53的最大凹陷量EA比外侧突出部57的最大突出量DA大， 或者比外侧突出部57的最大突出量DA小。

对于实施方式的波形垫圈50而言，外侧突出部57的形状与内周侧 凹部53的形状一致。另一方面，对于变形例的波形垫圈50而言，外侧 突出部57的形状与内周侧凹部53的形状不同。

实施方式的波形垫圈50具有3个第一突出部54以及3个第二突出 部55。另一方面，变形例的波形垫圈50具有两个以下、或者4个以上 的第一突出部54以及两个以下、或者4个以上的第二突出部55。

实施方式的旋转轴支承装置40具有O型环44。另一方面，变形例 的旋转轴支承装置40省略了O型环44。

实施方式的旋转轴支承装置40具有作为施力部件67的橡胶。另一 方面，变形例的旋转轴支承装置40具有作为施力部件67的螺旋弹簧。

实施方式的旋转轴支承装置40将波形垫圈50配置于前侧轴承45 与保持部42A之间。另一方面，变形例的旋转轴支承装置40将波形垫 圈50配置于后侧轴承46与轴承保持部43A之间。

虽然实施方式的波形垫圈50被应用作为旋转轴支承装置40的波形 垫圈，但只要是配置于保持部件的波形垫圈，还能够被应用作为任意装 置的波形垫圈。

虽然实施方式的旋转轴支承装置被应用作为电动机30的旋转轴支 承装置，但只要是使用波形垫圈来支承旋转轴的旋转轴支承装置，还能 够用于电动机30以外的任意装置的旋转轴支承装置。

虽然实施方式的电动机30被应用作为电动动力转向装置1的电动 机30，但只要是具备电动机的装置，还能够用于电动动力转向装置1 以外的任意装置。