(57)【要約】【課題】組み付け性を低下させることなく、ブラシ付モータの必要出力を確保する。【解決手段】整流子７にブラシ１２を押し付けるブラシスプリング１３の一端を、互いに対向するブラシホルダ１１における受け部１１ａにより受ける。受け部１１ａ間の距離を予め設定する。ブラシスプリング１３の長さ寸法の初期値と終期値とを予め設定する。ブラシ１２と整流子７との間の摩擦に基づくモータのロストルクが予め設定した上限値以下になり、モータの出力が予め設定した下限値以上になるように、予め求めたロストルクと弾力との間の関係と、モータの出力と弾力との間の関係に基づき、その弾力の範囲を設定する。設定した弾力の範囲を充足し、ブラシスプリング１３の自由長が受け部１１ａからモータの回転軸芯Ｏまでの距離以上になるように、ブラシスプリング１３のバネ定数を設定する。【選択図】図２
2004248464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する少なくとも一対のブラシホルダそれぞれにおけるブラシを、ブラシスプリングの発生弾力により整流子に押し付けるモータにおいて、
前記ブラシスプリングの諸元を設定するに際して、
互いに対向する一対のブラシホルダにおける前記ブラシスプリングの一端を受ける受け部間の距離を予め設定し、
前記弾力発生時における前記ブラシスプリングの長さ寸法の初期値と終期値とを予め設定し、
前記ブラシと前記整流子との間の摩擦に基づく前記モータのロストルクの上限値を予め設定し、
一定の設定トルク下における前記モータの出力の下限値を予め設定し、
前記ロストルクと前記弾力との間の関係を予め求め、
前記モータの一定の設定トルク下における出力と前記弾力との間の関係を予め求め、
前記ロストルクが前記上限値以下になり、前記モータの一定の設定トルク下における出力が前記下限値以上になるように、前記予め求めた関係に基づき前記弾力の範囲を設定し、
前記設定した弾力の範囲を充足し、且つ、前記ブラシスプリングの自由長が前記受け部から前記モータの回転軸芯までの距離以上になるように、前記ブラシスプリングのバネ定数を設定するブラシ付モータにおけるブラシスプリングの諸元設定方法。
【請求項２】
互いに対向する少なくとも一対のブラシホルダそれぞれにおけるブラシを、ブラシスプリングの発生弾力により整流子に押し付けるモータにおいて、
前記ブラシスプリングの自由長は、前記ブラシホルダにおける前記ブラシスプリングの一端を受ける受け部から前記モータの回転軸芯までの距離以上とされているブラシ付モータ。
【請求項３】
互いに対向する一対のブラシホルダにおける前記受け部間の距離をＡ、各ブラシ長さ寸法の初期値をＢ、各ブラシホルダにおける前記受け部からブラシ露出口までの長さ寸法をＣ、各ブラシスプリングの自由長をＤとして、Ｄ≦Ａ−Ｂ−Ｃとされている請求項２に記載のブラシ付モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパワーステアリング装置における操舵補助力発生に用いるのに適したブラシ付モータと、そのモータにおけるブラシスプリングの諸元設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシ付モータの出力はブラシを整流子に押し付けるブラシスプリングの発生弾力に応じて変化し、その弾力はブラシの摩耗に伴い減少する。そのため、モータの出力とブラシスプリングの発生弾力との間の関係を予め求め、一定の設定トルク下においてモータの出力が予め設定した下限値以上になるようにブラシスプリングの発生弾力の終期値を設定している。また、ブラシスプリングの一端は、ブラシを保持するブラシホルダの底面により構成される受け部により受けられ、ブラシスプリングの自由長を、その受け部からブラシホルダのブラシ露出口までの長さ寸法よりも短くすることで組み付け性の向上が図られている。
【０００３】
【特許文献】
特開平１０−２２５０７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モータ出力の下限値に対応する前記弾力の終期値は、弾力発生時におけるブラシスプリングの長さ寸法がブラシ摩耗により最大になった時の値である。そのため、ブラシスプリングの自由長を短くしてモータ出力の下限値を確保するには、バネ定数を大きくする必要があった。しかし、バネ定数を大きくすると、ブラシ摩耗が進行するまではブラシスプリングの発生弾力が過大になる。その発生弾力が過大になると、ブラシと前記整流子との間の摩擦に基づくモータのロストルクが大きくなり、例えば操舵補助力を発生させるために用いると操舵フィーリングが低下するという問題がある。本発明は上記問題を解決することのできるブラシ付モータとそのモータにおけるブラシスプリングの諸元設定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシ付モータにおけるブラシスプリングの諸元設定方法は、互いに対向する少なくとも一対のブラシホルダそれぞれにおけるブラシを、ブラシスプリングの発生弾力により整流子に押し付けるモータにおいて、前記ブラシスプリングの諸元を設定するに際して、互いに対向する一対のブラシホルダにおける前記ブラシスプリングの一端を受ける受け部間の距離を予め設定し、前記弾力発生時における前記ブラシスプリングの長さ寸法の初期値と終期値とを予め設定し、前記ブラシと前記整流子との間の摩擦に基づく前記モータのロストルクの上限値を予め設定し、一定の設定トルク下における前記モータの出力の下限値を予め設定し、前記ロストルクと前記弾力との間の関係を予め求め、前記モータの一定の設定トルク下における出力と前記弾力との間の関係を予め求め、前記ロストルクが前記上限値以下になり、前記モータの一定の設定トルク下における出力が前記下限値以上になるように、前記予め求めた関係に基づき前記弾力の範囲を設定し、前記設定した弾力の範囲を充足し、且つ、前記ブラシスプリングの自由長が前記受け部から前記モータの回転軸芯までの距離以上になるように、前記ブラシスプリングのバネ定数を設定することを特徴とする。
本発明方法によれば、ブラシスプリングの自由長をブラシホルダの受け部からモータの回転軸芯までの距離以上にすることで、ブラシスプリングのバネ定数を小さく設定し、ブラシの摩耗前後におけるブラシスプリングの発生弾力の変動を小さくできる。これにより、操舵補助に必要なモータ出力を確保しつつ操舵フィーリングの低下を防止できる。また、ブラシスプリングの自由長がブラシホルダの受け部からブラシ露出口までの長さ寸法より長くても、バネ定数が小さいことから、組立時にブラシをブラシホルダに挿入する際にブラシスプリングを圧縮するのに要する当初の力を低減でき、組み付け性低下を防止できる。
【０００６】
本発明のブラシ付モータは、互いに対向する少なくとも一対のブラシホルダそれぞれにおけるブラシを、ブラシスプリングの発生弾力により整流子に押し付け、前記ブラシスプリングの自由長は、前記ブラシホルダにおける前記ブラシスプリングの一端を受ける受け部から前記モータの回転軸芯までの距離以上とされていることを特徴とする。
本発明のブラシ付モータによれば、ブラシスプリングの自由長がブラシホルダの受け部からモータの回転軸芯までの距離以上になるので、ブラシスプリングのバネ定数を小さく設定し、ブラシの摩耗前後におけるブラシスプリングの発生弾力の変動を小さくでき、組み付け性を低下させることなく必要なモータ出力を確保して、例えば操舵補助力発生に用いることで操舵フィーリングの低下を防止できる。
【０００７】
本発明においては、互いに対向する一対のブラシホルダにおける前記受け部間の距離をＡ、各ブラシ長さ寸法の初期値をＢ、各ブラシホルダにおける前記受け部からブラシ露出口までの長さ寸法をＣ、各ブラシスプリングの自由長をＤとして、Ｄ≦Ａ−Ｂ−Ｃとされているのが好ましい。
これにより、組立時にブラシホルダの受け部によりブラシスプリングの一端を受け、そのブラシスプリングの他端によりブラシの一端を受けた状態で、そのブラシの他端は対向するブラシを保持するブラシホルダと干渉することはないので、組み付け性の低下を防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示すブラシ付き直流モータ１は、出力シャフト２と、この出力シャフト２をベアリング３、４を介して支持するケーシング５とを有し、両ベアリング３、４の間において出力シャフト２の外周に電機子６と整流子７が設けられ、ケーシング５にマグネット８とブラシ機構９とが設けられている。ブラシ付き直流モータ１が発生する操舵補助力は、出力シャフト２からパワーステアリング装置（図示省略）を介して自動車の車輪に舵角が変化するように伝達される。
【０００９】
図２に示すように、ブラシ機構９は、ケーシング５に取り付けられた円環状ベース１０に互い対向するように固定される有底筒状（略角状）の一対のブラシホルダ１１と、一対の柱状ブラシ１２と、一対の圧縮コイルバネにより構成されるブラシスプリング１３とを有する。一対のブラシ１２は、モータ１の回転方向において互いから１８０°離れて配置されることで、整流子７を挟むように互いに対向する。各ブラシホルダ１１それぞれは、その内部に挿入されるブラシ１２とブラシスプリング１３を保持し、その底部はブラシスプリング１３の一端を受ける受け部１１ａとされている。各ブラシ１２はブラシスプリング１３の発生弾力により整流子７に押し付けられる。
【００１０】
図３に示すように、互いに対向する一対のブラシホルダ１１における受け部１１ａ間の距離をＡ、各ブラシ１２の使用による摩耗前の長さ寸法の初期値をＢ、各ブラシホルダ１１における受け部１１ａからブラシ露出口１１ｂまでの長さ寸法をＣ、各ブラシスプリングの自由長をＤとして、Ｄ≦Ａ−Ｂ−Ｃとされている。また、各ブラシスプリング１３の自由長Ｄは、各ブラシホルダ１１における受け部１１ａからモータ１の回転軸（回転軸芯）Ｏまでの距離Ａ／２以上になるものとされている。
【００１１】
各ブラシスプリング１３の自由長とバネ定数を設定するに際しては、予め以下の設定を行う。
要求仕様に応じたモータ１の外径等の体格に応じて、上記受け部１１ａ間の距離Ａを予め設定する。
弾力発生時におけるブラシスプリング１３の長さ寸法の初期値Ｈ０（図２参照）と終期値Ｈ１（図４参照）を予め設定する。ブラシスプリング１３の長さ寸法の初期値Ｈ０は、ブラシスプリング１３の受け部１１ａから整流子７の外周までの距離から、ブラシ１２の長さ寸法の初期値Ｂを差し引くことで求められる。ブラシスプリング１３の長さ寸法の終期値Ｈ０は、ブラシ１２の長さ寸法の摩耗による設定最大減少量を、初期値Ｈ０に加えることで求められる。
ブラシ１２と整流子７との間の摩擦に基づくモータ１のロストルクの上限値を予め設定する。そのロストルクの上限値は良好な操舵フィーリングを維持できるように決定する。
モータ１の一定の設定トルク下における出力の下限値を予め設定する。その出力の下限値は要求される操舵補助力を発生できるように決定すればよい。その一定の設定トルクは例えば定格トルクとする。
そのロストルクとブラシスプリング１３の発生弾力との間の関係を予め求める。そのロストルクは弾力に応じて変化することから、弾力の変化に応じたモータ１の出力トルクの変化を求めればよい。
モータ１の一定の設定トルク下における出力とブラシスプリング１３の発生弾力との間の関係を予め求める。モータ１の出力は弾力に応じて変化することから、一定の設定トルク下において弾力の変化に応じたモータ１の出力変化を求めればよい。
そのロストルクが上記上限値以下になり、モータ１の一定の設定トルク下における出力が上記下限値以上になるように、上記予め求めた関係に基づきブラシスプリング１３の弾力の範囲を設定する。例えば、図５における実線αはロストルクと弾力との関係一例を示し、破線βはモータ１の一定の設定トルク下における出力と弾力との関係一例を示し、この場合においてロストルクの上限値が０．００５５ｍＮ・ｍ、モータ１の出力の下限値が３００Ｗとされる場合、ブラシスプリング１３の発生弾力の範囲を８０ｇｆ以上１１５ｇｆ以下に設定する。
【００１２】
ブラシスプリング１３の発生弾力が上記設定した範囲を充足し、且つ、ブラシスプリング１３の自由長ＤがＡ／２≦Ｄ≦Ａ−Ｂ−Ｃの関係を充足するように、ブラシスプリング１３のバネ定数Ｋが設定される。例えば、受け部１１ａ間の距離Ａ＝５９ｍｍ、ブラシ１２の長さ寸法の初期値Ｂ＝１２ｍｍ、ブラシホルダ１１における受け部１１ａからブラシ露出口１１ｂまでの長さ寸法Ｃ＝１４．７ｍｍとすることで、自由長Ｄは２９．５ｍｍ≦Ｄ≦３２．３ｍｍの範囲に設定される。また、ブラシスプリング１３の長さ寸法の初期値Ｈ０＝３．７ｍｍ、終期値Ｈ１＝１１．７ｍｍとすることで、ブラシスプリング１３の弾性変形量Δｘは（Ｄ−１１．７）ｍｍ≦Δｘ≦（Ｄ−３．７）ｍｍとなる。よって、ブラシスプリング１３の発生弾力Ｆの範囲を８０ｇｆ≦Ｆ≦１１５ｇｆに設定すると、ブラシスプリング１３のバネ定数Ｋは、８０／（Ｄ−３．７）ｇｆ／ｍｍ≦Ｋ≦１１５／（Ｄ−１１．７）ｇｆ／ｍｍの範囲に設定される。この設定された自由長Ｄとバネ定数Ｋを充足するブラシスプリング１３を製造する。
【００１３】
上記実施形態によれば、ブラシスプリング１３の自由長Ｄをブラシホルダ１１の受け部１１ａからモータ１の回転軸（回転軸芯）Ｏまでの距離以上にすることで、ブラシスプリング１３のバネ定数Ｋを小さく設定し、ブラシ１２の摩耗前後におけるブラシスプリング１３の発生弾力の変動を小さくできる。これにより、操舵補助に必要なモータ出力を確保しつつ操舵フィーリングの低下を防止できる。また、ブラシスプリング１３の自由長Ｄがブラシホルダ１１の受け部１１ａからブラシ露出口１１ｂまでの長さ寸法Ｃより長くても、バネ定数Ｋが小さいことから、組立時にブラシ１２をブラシホルダ１１に挿入する際にブラシスプリング１３を圧縮するのに要する当初の力を低減でき、組み付け性低下を防止できる。さらに、ブラシスプリングの自由長ＤがＤ≦Ａ−Ｂ−Ｃの関係を充足することで、組立時にブラシホルダ１１の受け部１１ａによりブラシスプリング１３の一端を受け、そのブラシスプリング１３の他端によりブラシ１２の一端を受けた状態（図３に示す状態）で、ブラシ１２の他端は対向するブラシ１２を保持するブラシホルダ１１と干渉することはないので、組み付け性の低下を防止できる。
【００１４】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態ではブラシの数は２つとされたが３つ以上であってもよく、少なくとも一対のブラシホルダそれぞれにおけるブラシをブラシスプリングの発生弾力により整流子に押し付けるものであればよい。また、上記実施形態のブラシスプリングは端面視形状が円環状とされるが、その形状は限定されず、例えば矩形環状であってもよい。更に本発明は、ブラシの摩耗前後におけるブラシスプリングの発生弾力の変動を小さくできるので、安定した出力特性が得られる為、操舵補助力発生用モータに限らず、他のブラシ付モータにも適用できることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、組み付け性を低下させることなく、ブラシ付モータの必要出力を確保し、例えば操舵フィーリングの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータの断面図
【図２】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータのブラシ摩耗前の構成説明用断面図
【図３】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータの組立前の構成説明用断面図
【図４】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータのブラシ摩耗後の構成説明用断面図
【図５】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおけるロストルクと出力とブラシスプリングの発生弾力との関係を示す図
【符号の説明】
１  モータ
７  整流子
１１  ブラシホルダ
１１ｂ  ブラシ露出口
１２  ブラシ
１３  ブラシスプリング
【図１】
2004248464.tif 000003
【図２】
2004248464.tif 000004
【図３】
2004248464.tif 000005
【図４】
2004248464.tif 000006
【図５】
2004248464.tif 000007