JP2002153019A - モータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 整流子に接触するブラシの揺動を、ブラシを
整流子に全面接触させることなく低減できるモータ、及
び該モータを備える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。 【解決手段】 整流子２４と相対する端面に、整流子２
４に接触する接触面部４ａ，４ａを備え、該接触面部４
ａ，４ａの間に非接触面部４ｂを有するブラシ４を整流
子２４に多面接触させることにより、ブラシ４と整流子
２４との接触を安定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシの揺動を低
減する機能を備えるモータ、及び該モータを備える電動
パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置は操
舵軸を有し、該操舵軸は入力軸と出力軸とがトーション
バーを介して連結されて構成されている。操舵軸の入力
軸側に操舵輪が連結され、出力軸側に舵取機構が連結さ
れている。

【０００３】電動パワーステアリング装置は、操舵輪を
一方向に回転することによって入力軸に加えられる操舵
トルクを操舵軸に取り付けられているトルクセンサが検
出し、該トルクセンサの検出結果に基づいてモータ制御
回路が操舵補助用のモータを制御し、該モータが操舵ト
ルクの作用方向に該操舵トルクの大きさに応じた回転力
を発し、該回転力が伝達機構を介して増力して出力軸に
伝達され、該出力軸から舵取機構へ操舵輪の回転方向と
同方向に、増力された回転力が伝達されるように構成さ
れている。

【０００４】図１０は、従来のモータの軸方向の断面図
であり、図１１は該モータに用いられているブラシ部分
の拡大断面図、図１２は該ブラシ部分の斜視図である。

【０００５】図中２０はモータハウジングである。該モ
ータハウジング２０は有底筒型をなし、開口側を略円盤
形の蓋部２１によって閉塞されている。

【０００６】モータハウジング２０内には円筒形の固定
子２２が嵌合固定されており、該固定子２２内に円筒形
の回転子２３が回転可能に配されている。

【０００７】回転子２３は回転子軸２３ａを備え、該回
転子軸２３ａの軸周りに電機子巻線２３ｂを備える。回
転子軸２３ａの一端部は蓋部２１の中心部を貫通して伝
達機構に連結されている。

【０００８】整流子２４は円筒形であり、回転子軸２３
ａに同軸的に外嵌され、電機子巻線２３ｂに接続されて
いる複数の整流子片２４ａ，２４ａ，…を絶縁体を介在
して互いに絶縁して備えている。

【０００９】ブラシホルダ４１は一面が開口部となって
いる箱型をなし、蓋部２１のモータ内部側に固定されて
おり、開口部側の内部にカーボンを用いてなるブラシ４
０を収容し、奥側の内部にコイルばね４２を収容してい
る。ブラシ４０は、コイルばね４２の弾性により、整流
子２４へ向けて付勢されている。

【００１０】ブラシ４０は、該ブラシ４０の軸方向の一
端部を斜めに切り落としてなるテーパ面を端面に備えて
おり、該テーパ面は非接触面部４０ｂである。該非接触
面部４０ｂを除く端面は整流子２４の周面部に接触する
接触面部４０ａであり、該接触面部４０ａが整流子２４
の軸方向中間の周面部に接触し、非接触面部４０ｂが整
流子２４の軸方向に向くよう、ブラシ４０はブラシホル
ダ４１の開口部から突出して整流子２４の周面部に圧接
され、これにより、整流子片２４ａ，２４ａ，…がブラ
シ４０に摺動する。また、接触面部４０ａは、整流子２
４の周面部に沿うような曲凹面である。

【００１１】また、ブラシ４０は、該ブラシ４０の側面
部に接続されている導線４３を介して図示しないモータ
制御回路に接続され、該モータ制御回路が図示しない電
源に接続されている。ブラシ４０は、回転する整流子２
４の周面部に圧接されると、接触面部４０ａが磨耗して
該ブラシ４０の全長が短くなるが、コイルばね４２の弾
性により、ブラシ４０は整流子２４の周面部に付勢され
るため、新たな接触面部４０ａが整流子２４の周面部に
圧接され、整流子２４とブラシ４０との接触が保たれ
る。

【００１２】また、接触面部４０ａの磨耗により、前記
周面部には磨耗したブラシ４０のカーボンの粉が付着
し、該カーボンの粉が抵抗体となって接触不良を起こす
が、磨耗するに従って接触面部４０ａは面積を増すた
め、カーボンの粉が付着していない新たな周面部と接触
し、整流子２４とブラシ４０との接触が保たれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ブラシ４０
は接触面部４０ａの一面のみで整流子２４の周面部に接
触しており、該接触面部４０ａはブラシ４０の磨耗が進
行するまでは非常に面積が小さいため、接触面部４０ａ
を整流子２４の周面部に接触させる場合、接触面部４０
ａを支点としてブラシ４０に回転モーメントが生じ、こ
のとき、ブラシホルダ４１と該ブラシホルダ４１の内法
寸法より僅かに小さく形成されているブラシ４０との間
に空隙が存在するため、ブラシ４０の姿勢が不安定にな
り、ブラシ４０が接触面部４０ａを支点として整流子２
４の軸方向へ揺動するという問題があった。

【００１４】また、整流子２４が回転するとき、ブラシ
４０が接触面部４０ａと整流子２４の周面部との摩擦力
によって回転方向に引きずられるが、ブラシホルダ４１
に当接したときの跳ね返り、コイルばね４２の弾力、整
流子２４の逆回転等によって引き戻され、整流子２４の
周方向へ揺動するという問題もあった。

【００１５】揺動するブラシ４０がブラシホルダ４１に
当接して揺動音が発生した場合、発生した揺動音がモー
タハウジング２０、パワーステアリングハウジング等に
伝播し、反響して大きな音となる問題もあった。

【００１６】更に、ブラシ４０の揺動によってブラシ４
０と整流子２４との接触が不安定になった場合、通電電
流が変化してモータの発生トルクが変化し、変化する発
生トルクによってモータの回転が制御されるため、不要
な振動（制御振動）が発生するという問題もあった。こ
のとき、該制御振動によって制御音が発生し、発生した
制御音がモータハウジング２０、パワーステアリングハ
ウジング等に伝播し、反響して大きな音となる問題もあ
った。

【００１７】整流子との接触が安定するブラシとして、
一端部に接触面部のみを備えるブラシが考えられる。こ
の場合、非接触面部がないため端面部が整流子の周面部
に全面接触し、ブラシの姿勢は安定する。

【００１８】しかし、該ブラシを用いた場合、端面部の
面積が従来のブラシ４０の接触面部４０ａより大きいた
め、端面部と整流子の周面部との間に生じる摩擦力も従
来のブラシ４０より大きくなる。また、前述のブラシは
磨耗した場合、磨耗したブラシのカーボンの粉が整流子
の表面に付着して抵抗体となって接触不良を起こしたと
き、ブラシと整流子とが電気的に絶縁されてモータの性
能が劣化するため実用的ではない。

【００１９】本発明は斯かる問題を解決するためになさ
れたものであり、複数の接触面部を備え、２つの接触面
部の間に非接触面部を有するブラシを用いることによ
り、ブラシと整流子との接触を安定させて揺動音及び制
御音を小さくすることができるモータ、及び該モータを
備える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。

【００２０】また、本発明の他の目的は、接触面部の面
積が全面接触させた場合より小さいブラシを用いること
により、整流子の周面部との間に生じる摩擦力を小さく
でき、また、摩擦力によるブラシの揺動を低減できるモ
ータ、及び該モータを備える電動パワーステアリング装
置を提供することにある。

【００２１】また、本発明の他の目的は、非接触面部が
Ｖ溝であるブラシを用いることにより、磨耗するに従っ
て接触面部が面積を増すため、磨耗したブラシの粉が整
流子の周面部に付着して抵抗体となった場合であっても
該抵抗体が付着していない周面部と接触することがで
き、ブラシと整流子とが電気的に絶縁されて性能が劣化
することを防止できるモータ、及び該モータを備える電
動パワーステアリング装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】第１発明
に係るモータは、一面に、整流子に接触する接触面部
と、前記整流子に接触しない非接触面部とを有するブラ
シを備えるモータにおいて、前記一面に複数の接触面部
を有し、２つの接触面部の間に非接触面部を有するブラ
シを備えることを特徴とする。

【００２３】第２発明に係るモータは、前記非接触面部
はＶ溝であるブラシを備えることを特徴とする。

【００２４】第３発明に係る電動パワーステアリング装
置は、請求項１又は２に記載のモータと、該モータの回
転を操舵軸へ伝達する伝達機構とを備えることを特徴と
する。

【００２５】第１発明及び第３発明にあっては、ブラシ
に複数の接触面部を設け、非接触面部を２つの接触面部
の間に設けることにより、接触面部を整流子に接触させ
たとき、接触面部を支点としてブラシに回転モーメント
が生じることを防いで整流子とブラシとの接触を安定さ
せ、ブラシの揺動を低減することができるため、該揺動
によって揺動音及び制御振動が発生すること、並びに該
制御振動によって制御音が発生することを低減できる。

【００２６】また、ブラシに非接触面部を設けることに
より、接触面部の面積が全面接触させた場合より小さく
なるため、整流子の周面部との間に生じる摩擦力を小さ
くでき、摩擦力によるブラシの揺動を低減できる。ま
た、揺動によって発生する異音を低減できるため、該異
音が前記パワーステアリング装置全体に伝播し、反響し
て大きな異音となることを低減できる。

【００２７】第２発明及び第３発明にあっては、非接触
面部がＶ溝であるブラシを用いることにより、磨耗する
に従って接触面部が面積を増すため、ブラシの粉が整流
子の周面部に付着して抵抗体となった場合であっても該
抵抗体が付着していない周面部と前記接触面部とが接触
することができ、ブラシと整流子とが電気的に絶縁され
てモータの性能が劣化することを防止できる。

【００２８】また、ブラシと整流子とが電気的に絶縁さ
れることを防止したモータを備えることにより、パワー
ステアリング装置の性能が劣化することを防止できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。 実施の形態 １．図１は、本発明の実施の形態１に係る
モータの軸方向の断面図であり、図２は該モータに用い
られているブラシ部分の拡大断面図、図３は該ブラシ部
分の斜視図である。

【００３０】図中２０はモータハウジングである。該モ
ータハウジング２０は有底筒型をなし、開口側を略円盤
形の蓋部２１によって閉塞されている。該蓋部２１を介
してモータハウジング２０はパワーステアリングハウジ
ング１０（図４参照）に連結され、回転子軸２３ａの一
端部（出力側端部）は蓋部２１の中心部を貫通してウォ
ーム３１に連結されている。

【００３１】モータハウジング２０内には円筒形の固定
子２２が嵌合固定されており、該固定子２２内に円筒形
の回転子２３が回転可能に配されている。回転子２３は
回転子軸２３ａを備え、該回転子軸２３ａの軸周りに電
機子巻線２３ｂを備える。整流子２４は円筒形であり、
回転子軸２３ａに同軸的に外嵌され該回転子軸２３ａと
一体に回転し、複数の整流子片２４ａ，２４ａ，…を絶
縁体を介在して互いに絶縁して備えている。該整流子片
２４ａ，２４ａ，…は電機子巻線２３ｂに接続されてい
る。

【００３２】ブラシホルダ４１は一面が開口部となって
いる箱型をなし、蓋部２１のモータ２内部側に固定され
ており、開口部側の内部にカーボンを用いてなるブラシ
４を収容し、奥側の内部にコイルばね４２を収容してい
る。ブラシ４は、コイルばね４２の弾性により、整流子
２４へ向けて付勢されている。

【００３３】ブラシ４は、端面の中央部に非接触面部４
ｂを備えており、該非接触面部４ｂはＶ溝である。非接
触面部４ｂを除く前記端面は整流子２４の周面部に接触
する接触面部４ａ，４ａであり、非接触面部４ｂが整流
子２４の周方向に位置し、接触面部４ａ，４ａが整流子
２４の周面部に接触するよう、ブラシ４はブラシホルダ
４１の開口部から突出して整流子２４の周面部に圧接さ
れ、これにより、整流子片２４ａ，２４ａ，…がブラシ
４に摺動する。

【００３４】また、接触面部４ａ，４ａは、整流子２４
の周面部に沿うような曲凹面である。また、前記ブラシ
４は、該ブラシ４の側面部に接続されている導線４３を
介して図示しないモータ制御回路に接続され、該モータ
制御回路が図示しない電源に接続されている。

【００３５】ブラシ４は、回転する前記整流子２４の周
面部に圧接されると、接触面部４ａ，４ａが磨耗してブ
ラシ４の全長が短くなるが、コイルばね４２の弾性によ
り、ブラシ４は整流子２４の周面部に付勢されるため、
新たな接触面部４ａ，４ａが整流子２４の周面部に圧接
され、整流子２４とブラシ４との接触が保たれる。

【００３６】図４は、本発明の実施の形態１に係る電動
パワーステアリング装置の縦断面図であり、図５は、該
電動パワーステアリング装置に用いられている伝達機構
及びモータ部分の構成を示す、操舵軸に垂直な断面図で
ある。

【００３７】図中１は操舵軸であり、該操舵軸１は、入
力軸１２と出力軸１４とがトーションバー１３を介して
連結されて構成される。操舵軸１の入力軸１２側に操舵
輪１１が連結され、出力軸１４側に図示しない舵取機構
が連結されている。また、操舵軸１にはトルクセンサ１
５が取り付けられており、該トルクセンサ１５の検出結
果に基づいて図示しないモータ制御回路が操舵補助用の
モータ２の回転力を制御する。

【００３８】モータ２は、操舵軸１、トルクセンサ１
５、及びウォーム３１とウォームホイール３２とを備え
る伝達機構３を収容するパワーステアリングハウジング
１０に取り付けられ、モータ２の出力軸である回転子軸
２３ａの一端の端部は、出力軸１４の軸心と直交するよ
うに配置されるウォーム３１の一端の軸部に連結されて
いる。ウォーム３１の歯部の中央に、出力軸１４の中間
に嵌合固定されているウォームホイール３２の歯部が噛
合している。

【００３９】以上詳述した電動パワーステアリング装置
は、操舵輪１１が一方向に回転することによって該操舵
輪１１に操舵トルクが加えられたとき、トルクセンサ１
５が入力軸１２及び出力軸１４の回転方向への相対変位
量により操舵トルクを検出し、トルクセンサ１５の検出
結果に基づいてモータ２が操舵トルクの作用方向に該操
舵トルクの大きさに応じた回転力を発し、モータ２の回
転力がウォーム３１へ伝達されてウォーム３１が回転
し、ウォーム３１の回転に伴ってウォームホイール３２
が回転することにより、回転力が増力して出力軸１４に
伝達され、出力軸１４から舵取機構へ操舵輪１１の回転
方向と同方向に、増力された回転力が伝達されるように
構成されている。

【００４０】このとき、２つの接触面部４ａ，４ａがブ
ラシ４の端面の整流子２４の軸方向の端部に夫々備えら
れており、接触面部４ａ，４ａが整流子２４の周面部に
接触することにより、ブラシ４に回転モーメントが生じ
ることが防止されるため、整流子２４とブラシ４との接
触が安定し、ブラシ４の揺動を低減することができる。

【００４１】また、非接触面部４ｂを設け、整流子２４
との接触面積（接触面部４ａ，４ａの総面積）が全面接
触させた場合より小さいブラシ４を用いることにより、
整流子２４の周面部との間に生じる摩擦力を小さくでき
るため、摩擦力によるブラシ４の揺動を低減することが
できる。

【００４２】このようにブラシ４の揺動が低減されるこ
とにより、該揺動によって揺動音が発生すること、及び
整流子２４とブラシ４との接触が不安定となり制御振動
が発生すること、並びに該制御振動によって制御音が発
生することを低減できる。

【００４３】また、ブラシ４は、非接触面部４ｂがＶ溝
であることにより、磨耗するに従って接触面部４ａ，４
ａが面積を増すため、磨耗した該ブラシ４の粉が整流子
２４の周面部に付着して抵抗体となった場合であっても
該抵抗体が付着していない周面部と接触することがで
き、ブラシ４と整流子２４とが電気的に絶縁されてモー
タ２の性能が劣化することを防止できる。

【００４４】図６は、本発明の実施の形態１に係るモー
タ及び従来のモータの電流の変動を示すグラフである。
図中（ａ）は本発明の実施の形態１に係るモータの電流
の変動、（ｂ）は従来のモータの電流の変動を示し、横
軸は時間（ｍｓ）、縦軸は電流の変動量（Ａ／ｄｉ
ｖ．）である。

【００４５】図６の結果から、本発明の実施の形態１に
係るモータの電流の変動は従来のモータの電流の変動に
比べて大きく低減されていることが判る。また、電流の
変動量の減少に伴い制御音も小さくなるため、本発明の
実施の形態１に係るモータが発生させる制御音は従来の
モータが発生させる制御音に比べて小さくなることも判
る。

【００４６】なお、上述の実施の形態では非接触面部が
Ｖ溝であるブラシを用いたが、非接触面部の斜面が例え
ば凹状の曲面であるＶ字状の溝であるブラシを用いても
良い。

【００４７】実施の形態 ２．図７は、本発明の実施の
形態２に係るモータ２の軸方向の断面図であり、図８は
該モータ２に用いられているブラシ部分の拡大断面図、
図９は該ブラシ部分の斜視図である。

【００４８】ブラシ５は、端面に３つの非接触面部５
ｂ，５ｂ，５ｂを並列に備えており、各非接触面部５ｂ
はＶ溝である。該非接触面部５ｂ，５ｂ，５ｂを除く前
記端面は整流子２４の周面部に接触する４つの接触面部
５ａ，５ａ，…であって、該接触面部５ａ，５ａ，…の
間に非接触面部５ｂ，５ｂ，５ｂは存在する。

【００４９】ブラシ５を用いた場合、４つの接触面部５
ａ，５ａ，…が整流子２４の周面部に接触することによ
り、該接触面部５ａ，５ａ，…を支点としてブラシ５に
回転モーメントが生じることが防止されるため、該整流
子２４とブラシ５との接触がブラシ４を用いた場合より
も更に安定し、ブラシ５の揺動をブラシ４を用いた場合
よりも更に低減することができる。

【００５０】以上説明した実施の形態１又は２の電動パ
ワーステアリング装置の伝達機構に用いる歯車は、ウォ
ーム及びウォームホイールのみならず、ハイポイドピニ
オン及びハイポイドホイールであっても良い。また、本
発明のモータは、電動パワーステアリング装置以外の電
動式装置に備えても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るモータの軸方向の
断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係るモータに用いられ
ているブラシ部分の拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係るモータに用いられ
ているブラシ部分の斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステア
リング装置の縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステア
リング装置に用いられている伝達機構及びモータ部分の
構成を示す、操舵軸に垂直な断面図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係るモータ及び従来の
モータの電流の変動を示すグラフである。

【図７】本発明の実施の形態２に係るモータの軸方向の
断面図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係るモータに用いられ
ているブラシ部分の拡大断面図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係るモータに用いられ
ているブラシ部分の斜視図である。

【図１０】従来のモータの軸方向の断面図である。

【図１１】従来のモータに用いられているブラシ部分の
拡大断面図である。

【図１２】従来のモータに用いられているブラシ部分の
斜視図である。

【符号の説明】

１ 操舵軸 ２ モータ ２３ 回転子 ２３ａ 回転子軸 ２４ 整流子 ２４ａ 整流子片 ３ 伝達機構 ４ ブラシ ４ａ 接触面部 ４ｂ 非接触面部 ４１ ブラシホルダ ４２ コイルばね ５ ブラシ ５ａ 接触面部 ５ｂ 非接触面部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に、整流子に接触する接触面部と、
   前記整流子に接触しない非接触面部とを有するブラシを
   備えるモータにおいて、 前記一面に複数の接触面部を有し、２つの接触面部の間
   に非接触面部を有するブラシを備えることを特徴とする
   モータ。
2. 【請求項２】 前記非接触面部はＶ溝であるブラシを備
   えることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のモータと、該モ
   ータの回転を操舵軸へ伝達する伝達機構とを備えること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。