(57)【要約】【課題】従来より小型化及び低コスト化可能な操舵アシスト用ＤＣモータ及び電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るＤＣモータ１０は、ブラシホルダ２５に収容されたブラシ４０の基端部を全体に比べて幅狭にして打撃音発生部４２を形成した構造になっている。そして、ブラシ４０が基端部まで摩耗した際に、打撃音発生部４２とブラシホルダ２５との打撃音によってブラシ４０の残量が少ないことを報知することができる。これにより、従来に比べてブラシ４０を短小化でき、ＤＣモータ１０の外径を小さくすることが可能になると共に、ブラシ４０の材料費を抑えることができる。【選択図】図２
2009124788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置の駆動源に用いられる操舵アシスト用ＤＣモータであって、ステータ内に固定された角筒状のブラシホルダの内側に角柱状のブラシが直動可能に嵌合されると共に、スプリングの弾発力により前記ブラシの先端部がロータに備えたコンミュテータに摺動可能に押し付けられた操舵アシスト用ＤＣモータにおいて、
前記ブラシには、前記コンミュテータとの摺動方向で、前記ブラシの基端部を全体に比べて幅狭にして打撃音発生部が形成され、前記ブラシが基端部まで摩耗したことを、前記打撃音発生部と前記ブラシホルダとの打撃音により報知可能としたことを特徴とする操舵アシスト用ＤＣモータ。
【請求項２】
前記ブラシの基端部に、前記ブラシより硬度が高い部材で構成された摺動音発生部材を設け、前記ブラシが基端部まで摩耗したことを、前記摺動音発生部材と前記コンミュテータとの摺動音により報知可能としたことを特徴とする請求項１に記載の操舵アシスト用ＤＣモータ。
【請求項３】
電動パワーステアリング装置の駆動源に用いられる操舵アシスト用ＤＣモータであって、ステータ内に固定された角筒状のブラシホルダの内側に角柱状のブラシが直動可能に嵌合されると共に、スプリングの弾発力により前記ブラシの先端部がロータに備えたコンミュテータに摺動可能に押し付けられた操舵アシスト用ＤＣモータにおいて、
前記ブラシの基端部に、前記ブラシより硬度が高い部材で構成された摺動音発生部材を設け、前記ブラシが基端部まで摩耗したことを、前記摺動音発生部材と前記コンミュテータとの摺動音により報知可能としたことを特徴とする操舵アシスト用ＤＣモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の操舵アシスト用ＤＣモータを駆動源として備えた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、ブラシホルダ内にブラシを直動可能に備えた操舵アシスト用ＤＣモータ及びそのＤＣモータを駆動源として有した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣモータとして、ブラシの残量を検出するために感圧センサを内蔵したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、このＤＣモータは、感圧センサの耐久性が問題になるため、操舵アシスト用ＤＣモータとしては使用されていない。そして、現状の操舵アシスト用ＤＣモータでは、例えば１０年間はブラシ交換が不要になるように、ブラシの長さが設定されている。
【特許文献１】実開昭６３−２１４６７号公報（４，５ページ、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来のＤＣモータでは、厳しい環境（例えば、高温、高電流）で使用されても１０年間は確実にブラシが消耗し切らないようにするためにブラシが過剰に長く設定され、ＤＣモータの外径が大きくなると共に、ブラシの材料費が問題になっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より小型化及び低コスト化可能な操舵アシスト用ＤＣモータ及び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なされた請求項１の発明に係る操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）は、電動パワーステアリング装置の駆動源に用いられる操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）であって、ステータ（１２）内に固定された角筒状のブラシホルダ（２５）の内側に角柱状のブラシ（４０）が直動可能に嵌合されると共に、スプリング（２８）の弾発力によりブラシ（４０）の先端部がロータ（１１）に備えたコンミュテータ（１３）に摺動可能に押し付けられた操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）において、ブラシ（４０）には、コンミュテータ（１３）との摺動方向で、ブラシ（４０）の基端部を全体に比べて幅狭にして打撃音発生部が形成され、ブラシ（４０）が基端部まで摩耗したことを、打撃音発生部（４２）とブラシホルダ（２５）との打撃音により報知可能としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）において、ブラシ（４０）の基端部に、ブラシ（４０）より硬度が高い部材で構成された摺動音発生部材（４５）を設け、ブラシ（４０）が基端部まで摩耗したことを、摺動音発生部材（４５）とコンミュテータ（１３）との摺動音により報知可能としたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明に係る操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）は、電動パワーステアリング装置の駆動源に用いられる操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）であって、ステータ（１２）内に固定された角筒状のブラシホルダ（２５）の内側に角柱状のブラシ（４０）が直動可能に嵌合されると共に、スプリング（２８）の弾発力によりブラシ（４０）の先端部がロータ（１１）に備えたコンミュテータ（１３）に摺動可能に押し付けられた操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）において、ブラシ（４０）の基端部に、ブラシ（４０）より硬度が高い部材で構成された摺動音発生部材（４５）を設け、ブラシ（４０）が基端部まで摩耗したことを、摺動音発生部材（４５）とコンミュテータ（１３）との摺動音により報知可能としたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の操舵アシスト用ＤＣモータ（１０）を駆動源として備えたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
［請求項１の発明］
請求項１の操舵アシスト用ＤＣモータによれば、ブラシが基端部まで消耗して打撃音発生部のみがブラシホルダ内に収容された状態になると、ブラシはブラシホルダとの間の大きな隙間の範囲で移動可能となり、ブラシとブラシホルダとの打撃音が大きくなる。そして、その打撃音によってブラシの残量が少ないことを報知することができる。これにより、従来のようにブラシを過剰に長くする必要がなくなり、ブラシを短小化して操舵アシスト用ＤＣモータの外径を小さくすることができると共に、ブラシの材料費を抑えることができる。即ち、本発明によれば、従来より操舵アシスト用ＤＣモータの小型化及び低コスト化が可能になる。また、本発明の操舵アシスト用ＤＣモータは、従来のように感圧センサ等のセンサを必要としないので耐久性の問題も生じない。
【００１０】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、各ブラシの基端部に、ブラシより硬度が高い部材で構成された摺動音発生部材を設けたので、打撃音発生部による打撃音と、摺動音発生部材とコンミュテータとの摺動音との両方でブラシの残量が少なくなったことを報知することができる。
【００１１】
［請求項３の発明］
請求項３のの操舵アシスト用ＤＣモータによれば、ブラシが基端部まで摩耗した場合には、摺動音発生部材とコンミュテータとの摺動音が発生し、ブラシの残量が少ないことを報知することができる。これにより、従来のようにブラシを過剰に長くする必要がなくなり、ブラシを短小化して操舵アシスト用ＤＣモータの外径を小さくすることができると共に、ブラシの材料費を抑えることができる。即ち、本発明によれば、従来より操舵アシスト用ＤＣモータの小型化及び低コスト化が可能になる。また、本発明の操舵アシスト用ＤＣモータは、従来のように感圧センサ等のセンサを必要としないので耐久性の問題も生じない。
【００１２】
［請求項４の発明］
請求項４の電動パワーステアリング装置によれば、静粛性が図られている車内において、操舵アシスト用ＤＣモータのブラシの残量が少ないことを音によって報知することができ、操舵アシスト用ＤＣモータを適切な時期に交換することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の品質が維持される。また、本発明によれば、従来のようにブラシを過剰に長くする必要がなくなり、ブラシを短小化して操舵アシスト用ＤＣモータと共に電動パワーステアリング装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の操舵アシスト用ＤＣモータ１０のロータ１１は、ロータシャフト１１Ｓの一端寄り位置にロータコア１１Ｃを一体回転可能に備えかつ、ロータシャフト１１Ｓの他端寄り位置にコンミュテータ１３（所謂、整流子）を一体回転可能に備えた構造になっている。そして、ロータシャフト１１Ｓの両端部がベアリング１４，１４を介してステータ１２に回転可能に軸支されている。
【００１４】
ロータコア１１Ｃの外周面には、周方向に複数のティース１１Ｔが均等配置して備えられ、それら各ティース１１Ｔに図示しないロータコイルが巻回されている。また、コンミュテータ１３の外周面には、その周方向に複数の電極としてのセグメント１３Ｔが均等配置して固定されている。各セグメント１３Ｔは、コンミュテータ１３の軸方向と平行に延びると共に、図２に示すように、コンミュテータ１３の軸方向から見た断面形状が円弧状になっている。そして、各セグメント１３Ｔの外側円弧面がコンミュテータ１３全体の外周面の一部を構成している。また、各ロータコイル（図示せず）の両端末は、コンミュテータ１３の周方向で例えば９０度離れた所定の１対のセグメント１３Ｔ，１３Ｔにそれぞれ接続されている。
【００１５】
ステータ１２の内周面には、ロータ１１のティース１１Ｔに対応させて図１に示した複数の永久磁石２２が周方向に均等配置して固定されている。また、ステータ１２の一端部には、図２に示した例えば４つのブラシ４０がコンミュテータ１３の周りに９０度の間隔を開けて均等配置されている。そして、各ブラシ４０が、ステータ１２に固定されたブラシホルダ２５に直動可能に保持され、ブラシ４０の先端部がコンミュテータ１３に摺動可能に当接している。
【００１６】
ブラシホルダ２５は、図３に示したように板金を溝形に屈曲させたホルダ本体２０と、図４に示したように板金をＬ字形に屈曲させたホルダベース２４とを合体させてなり、全体が一端有底の角筒構造になっている。そして、ブラシホルダ２５の開放端がコンミュテータ１３の外周面に対向配置された状態で、ステータ１２における一方の内向端面に固定されている。
【００１７】
具体的には、ホルダ本体２０は、図３に示すように、１対のホルダ側壁２１，２１における一端部間を連絡壁２２で連絡して溝形とされ、各ホルダ側壁２１のうち連絡壁２２と反対側の端部からは固定片２１Ｆが側方に張り出されている。そして、固定片２１Ｆがホルダベース２４の長辺部２４Ａ（図４参照）に螺子又は溶接によって固定されて、ホルダ本体２０のホルダ側壁２１，２１及び連絡壁２２とホルダベース２４の長辺部２４Ａとによって四方を囲まれたブラシ収容空間２５Ａ（図４参照）がブラシホルダ２５の内側に形成されている。
【００１８】
図５に示すように、ブラシ収容空間２５Ａの一端開放口には、ホルダベース２４の短辺部２４Ｂが対向配置されている。そして、ブラシ収容空間２５Ａの他端開放口がコンミュテータ１３の外周面に突き合わされると共に、１対のホルダ側壁２１，２１の対向方向が、コンミュテータ１３の接線方向を向くように配置されて、図１に示すように、ホルダベース２４の長辺部２４Ａがステータ１２における一方の内向端面に螺子にて固定されている。
【００１９】
なお、ブラシ収容空間２５Ａの断面形状は、ホルダ側壁２１，２１同士の間隔に比べて連絡壁２２とホルダベース２４の長辺部２４Ａとの間隔が大きい長方形になっている。
【００２０】
図４に示すように、連絡壁２２には、コンミュテータ１３側の先端部から基端寄り位置に亘ってケーブル挿通孔２３が形成されている。そして、連絡壁２２の先端部からケーブル挿通孔２３内に後述するピグテール４８が受容されるようになっている。また、図３に示すように、連絡壁２２の先端部には、ケーブル挿通孔２３内にピグテール４８を抜け止めするための１対の係止突起２２Ｋ，２２Ｋが形成されている。
【００２１】
図２に示した各ブラシ４０は、例えば、銅（Ｃｕ）と炭素（Ｃ）とで組成され、断面長方形の略角柱形状になって、各ブラシホルダ２５のブラシ収容空間２５Ａに直動可能に遊嵌されている。そして、ブラシホルダ２５の後端側の奥部に備えた圧縮コイルバネ２８（本発明の「スプリング」に相当する）によって、ブラシ４０は前方に付勢されてコンミュテータ１３の外周面に押し付けられている。また、ブラシ４０のうちコンミュテータ１３に接触した先端面４１Ａは、コンミュテータ１３の軸方向から見ると、コンミュテータ１３の外周面と同じ曲率の円弧面になっており、コンミュテータ１３の外周面に面接触している。
【００２２】
さらに、図４に示すように、ブラシ４０の先端部には、コンミュテータ１３の軸方向における一端寄り位置から他端部に向かうに従ってコンミュテータ１３から離れるように傾斜した傾斜面４１Ｂが形成されている。これにより、ブラシ４０が先端側から徐々に摩耗して行き、それに伴って圧縮コイルバネ２８の弾発力が下がるに従って、ブラシ４０とコンミュテータ１３との接触面積が増加するようになっている。
【００２３】
さて、ブラシ４０の基端部には、本発明に係る打撃音発生部４２が設けられている。打撃音発生部４２は、図５に示すように、ブラシ４０のうちコンミュテータ１３との摺動方向で、ブラシ４０の基端部を全体に比べて幅狭にして構成されている。また、ブラシ４０のうち打撃音発生部４２とそれ以外の部分との間の段差部は、ブラシ４０の側面に対して傾斜している。さらに、図４に示すように、打撃音発生部４２のうちブラシホルダ２５における連絡壁２２との対向面にはピグテール４８の端部が接続されている。
【００２４】
アシスト用ＤＣモータ１０の構成に関する説明は以上である。このアシスト用ＤＣモータ１０は、例えば、図示しない電動パワーステアリング装置の駆動源に用いられている。具体的には、電動パワーステアリング装置は、車両のハンドルと一体回転するステアリングシャフトにおける中間部に固定されて一体回転するウォームホイールと、そのウォームホイールに噛合したウォームギヤ１０Ｊ（図１参照）とを備え、そのウォームギヤ１０Ｊにアシスト用ＤＣモータ１０のロータ１１が一体回転可能に組み付けられている。そして、電動パワーステアリング装置に備えた図示しない制御装置が、車速、舵角等の運転状況に応じた駆動電流をアシスト用ＤＣモータ１０に流し、運転状況に応じたアシスト力がステアリングシャフトに付与される。
【００２５】
本実施形態の構成に関する説明は以上である。次に、この実施形態の作用効果について説明する。図５に示すように、本実施形態のアシスト用ＤＣモータ１０によれば、ブラシ４０の基端部を全体に比べて幅狭にして打撃音発生部４２を形成したので、ブラシ４０とブラシホルダ２５におけるホルダ側壁２１，２１との間の隙間は打撃音発生部４２を有した基端部が比較的大きく、それ以外の部分は比較的小さくなっている。そして、アシスト用ＤＣモータ１０が反転した際に、ブラシ４０がブラシホルダ２５との隙間の範囲で加速されてブラシホルダ２５の内面に衝突し、打撃音を発生する。よって、ブラシ４０の残量が十分である通常状態では、ブラシ４０はブラシホルダ２５との僅かな隙間の範囲でしか移動できず、打撃音は小さく抑えられる。一方、ブラシ４０が基端部まで消耗し、打撃音発生部４２のみがブラシホルダ２５内に収容された状態になると、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、ブラシ４０がブラシホルダ２５との間の大きな隙間の範囲で移動可能となり、打撃音が大きくなる。
【００２６】
このように、本実施形態のアシスト用ＤＣモータ１０によれば、ブラシ４０が基端部まで消耗したことを、打撃音発生部４２とブラシホルダ２５との打撃音によって報知することができる。これにより、従来のようにブラシ４０を過剰に長くする必要がなくなり、ブラシ４０を短小化してアシスト用ＤＣモータ１０の外径を小さくすることができると共に、ブラシ４０の材料費を抑えることができる。即ち、本実施形態によれば、従来よりアシスト用ＤＣモータ１０の小型化及び低コスト化が可能になる。また、本実施形態のアシスト用ＤＣモータ１０は、従来のように感圧センサ等のセンサを必要としないので耐久性の問題も生じない。
【００２７】
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置（図示しない）によれば、静粛性が図られている車内において、操舵アシスト用ＤＣモータ１０のブラシ４０の残量が少ないことを音によって報知することができ、操舵アシスト用ＤＣモータ４０を適切な時期に交換することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の品質が維持される。さらに、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、操舵アシスト用ＤＣモータ１０と共に小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。
【００２８】
［第２実施形態］
本実施形態は図７〜図９に示されており、ブラシ４０Ｖの構成が前記第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。本実施形態のブラシ４０Ｖの基端部には、摺動音発生部材４５が組み付けられている。摺動音発生部材４５は、例えば、ブラシ４０Ｖを組成する部材より硬度が高い板金を屈曲して構成され、図８に示すように、ブラシ４０Ｖにおけるコンミュテータ１３との摺動方向で対向した１対の挟持突片４５Ｋ，４５Ｋの間をベース壁４５Ｒで連絡した構造になっている。また、図７に示すように、ベース壁４５Ｒの一端部は、挟持突片４５Ｋ，４５Ｋの間から片持ち梁状に張り出している。
【００２９】
ブラシ４０Ｖの基端部のうちブラシホルダ２５におけるホルダ側壁２１，２１との対向面には、ピグテール４８から離れた側の端部寄り位置に、摺動音発生部材４５の側面凹部４２Ｖ，４２Ｖがそれぞれ陥没形成されている。そして、摺動音発生部材４５は、図８に示すように、挟持突片４５Ｋ，４５Ｋを側面凹部４２Ｖ，４２Ｖに受容し、ベース壁４５Ｒをブラシ４０Ｖの基端面に宛がった状態してブラシ４０Ｖに組み付けられている。この状態で、挟持突片４５Ｋの外面とブラシ４０Ｖの外面とが面一になっている。即ち、本実施形態のブラシ４０Ｖは、先端部から基端部の全体に亘って同じ幅をなし、前記実施形態の打撃音発生部４２に相当する部位を有していない構成になっている。
【００３０】
本実施形態の構成によれば、図９に示すように、ブラシ４０Ｖが基端部まで摩耗した場合には、摺動音発生部材４５の挟持突片４５Ｋ，４５Ｋとコンミュテータ１３との摺動音が発生し、ブラシ４０Ｖの残量が少ないことを報知することができる。ここで、挟持突片４５Ｋ，４５Ｋは、コンミュテータ１３との摺動方向で対向しているので、その摺動によって容易に振動し、比較的大きな摺動音が発生することができる。しかも、挟持突片４５Ｋ，４５Ｋは、ブラシ４０Ｖの基端部における一部を挟持しているので、ブラシ４０Ｖの基端部のうち挟持突片４５Ｋ，４５Ｋに挟持されていない部分は、コンミュテータ１３に密着した状態に維持され、ブラシ４０Ｖの摩耗が進行しても、安定してアシスト用ＤＣモータ１０を動作させることができる。
【００３１】
［第３実施形態］
本実施形態は、図１０に示されており、ブラシ４０Ｗの基端部に打撃音発生部４２を備え、その打撃音発生部４２に摺動音発生部材４５Ｗを組み付けた構成になっている。摺動音発生部材４５Ｗは、前記第２実施形態の摺動音発生部材４５における挟持突片４５Ｋ，４５Ｋをベース壁４５Ｒと同じ長さに延ばした構造になっている。そして、打撃音発生部４２の全体が挟持突片４５Ｋ，４５Ｋによって挟持されている。その他の構成は、第１及び第２の実施形態と同じである。本実施形態の構成によれば、ブラシ４０Ｗが基端部まで消耗した際に、打撃音と摺動音との両方でブラシ４０の残量が少なくなったことを報知することができる。
【００３２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３３】
（１）前記第２実施形態に備えた摺動音発生部材４５は、ブラシ４０の基端部を挟持可能な構造になっていたが、本発明に係る摺動音発生部材は、ブラシが基端部まで消耗した際にコンミュテータに摺接して摺動音を発生するものであれば、構造を問わない。例えば、摺動音発生部材は、ブラシの基端部に埋設された針金であってもよい。
【００３４】
（２）前記第１及び第２の実施形態では、全てのブラシ４０に打撃音発生部４２又は摺動音発生部材４５が備えられていたが、一部のブラシに打撃音発生部及び摺動音発生部材を備えた構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアシスト用ＤＣモータの縦断面図
【図２】アシスト用ＤＣモータの横断面図
【図３】ホルダ本体の斜視図
【図４】ブラシホルダ及びブラシの縦断面図
【図５】ブラシホルダ及びブラシの横断面図
【図６】打撃音発生部がブラシホルダに当接した状態の横断面図
【図７】第２実施形態のブラシホルダ及びブラシの縦断面図
【図８】ブラシホルダ及びブラシの横断面図
【図９】摺動音発生部材がコンミュテータに摺接した状態の横断面図
【図１０】第３実施形態のブラシホルダ及びブラシの横断面図
【符号の説明】
【００３６】
１０    モータ
１１    ロータ
１２    ステータ
１３    コンミュテータ
２５    ブラシホルダ
２８    圧縮コイルバネ（スプリング）
４０，４０Ｖ，４０Ｗ    ブラシ
４２    打撃音発生部
４５，４５Ｗ    摺動音発生部材
４５Ｋ    挟持突片
【図１】
2009124788.tif 000003
【図２】
2009124788.tif 000004
【図３】
2009124788.tif 000005
【図４】
2009124788.tif 000006
【図５】
2009124788.tif 000007
【図６】
2009124788.tif 000008
【図７】
2009124788.tif 000009
【図８】
2009124788.tif 000010
【図９】
2009124788.tif 000011
【図１０】
2009124788.tif 000012