JP2012217305A - ブラシモータ及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い品質を維持しつつ、構造が簡単であり、製造しやすいブラシモータ及び電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】フランジを備える筐体と、筐体の内部に設けられ、整流子及びコアを含む回転子と、整流子の径方向で対向して設けられ、整流子と接触して設けられるブラシと、ブラシを保持するブラシホルダと、ブラシホルダを保持し、フランジに連結されるブラシケースと、を含み、ブラシケースは、ブラシホルダを保持する本体部と、本体部に一体で成型されておりフランジと対面する面に直交する方向に突出した突起部と、を有し、フランジは突起部が挿入される穴が形成されており、突起部は、フランジの穴を貫通し、先端の径方向の大きさが前記フランジの前記穴よりも大きい構成とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、ブラシモータの構造に関する。さらに、ブラシモータが搭載された電動パワーステアリング装置に関する。

特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ブラシモータは、整流子にブラシを当接させてコイルに通電し、電磁力により回転子を回転させるものである。このようなブラシモータは、ブラシを支持するブラシホルダが固定されるブラシケース（特許文献１ではブラシホルダ、特許文献２では基板）が設けられている。ブラシケースは、固定子であるためハウジング（特許文献２ではモータハウジング）等に固定される。特許文献１及び特許文献２では、ブラシケースをハウジングにネジ止めで固定している。

特許第３５５１９３号公報 特開２００３−３２９４３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されているネジを用いてブラシケースをハウジングに固定する構成では、ネジのネジ山（ネジ部）がモータの内部、つまりブラシケースの内部に配置される。このため、ブラシケース内部にネジを配置する空間を設ける必要があり、ブラシ等の各部品の配置位置に制約が生じる。

また、ネジが脱落したり緩んだりすることでモータの内部の各部に影響を与えることを抑制し、モータの品質を維持するために、ネジの脱落や緩みを抑制するための構造の追加や、ネジ緩み止め材を塗布する。このため、構造が複雑になったり、製造に手間がかかったりする。特に、ブラシホルダフローティング構造にする場合は、ブラシケースとハウジングとの間で振動が伝達することを抑制する構造を追加するため、構造が複雑になる。またネジの係合部での振動を抑制する構造を実現するためには、製造コストが高くなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い品質を維持しつつ、構造が簡単であり、製造しやすいブラシモータ及び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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るブラシモータは、フランジを備える筐体と、前記筐体の内部に設けられ、整流子及びコアを含む回転子と、前記整流子の径方向で対向して設けられ、前記整流子と接触して設けられるブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、前記ブラシホルダを保持し、前記フランジに連結されるブラシケースと、を含み前記ブラシケースは、前記ブラシホルダを保持する本体部と、前記本体部に一体で成型されており前記フランジと対面する面に直交する方向に突出した突起部と、を有し、前記フランジは前記突起部が挿入される穴が形成されており、前記突起部は、前記フランジの前記穴を貫通し、先端の径方向の大きさが前記フランジの前記穴よりも大きいことを特徴とする。

ここで、前記突起部は、前記先端は、前記フランジ側の面が前記フランジに溶着されていることが好ましい。

また、前記ブラシケースの前記フランジ側の面及び前記突起部の外周の、前記ブラシケースと前記フランジとの間に配置された弾性体をさらに含むことが好ましい。

また、前記ブラシケースが前記突起部を複数有し、複数の前記突起部は、前記回転子の回転軸からの距離が同一であることが好ましい。

また、複数の前記突起部は、前記回転子の回転軸を中心とした円状に等間隔に配置されていることが好ましい。

また、前記ブラシケースは、樹脂で形成されていることが好ましい。

また、本発明は電動パワーステアリング装置であって、上記のいずれかに記載のブラシモータから補助操舵トルクを得ることを特徴とする。

本発明のブラシモータ及び電動パワーステアリング装置は、高い品質を維持しつつ、構造を簡単とし、製造しやすくことができる。

図１は、ブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。 図２は、操舵力アシスト機構の周辺の概略構成を示す斜視図である。 図３は、操舵力アシスト機構の周辺の概略構成を模式的に示す説明図である。 図４は、図３に示す操舵力アシスト機構を拡大した説明図である。 図５は、電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。 図６は、ＥＣＵの概略構成を示す斜視図である。 図７は、ブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図８は、図７に示すブラシモータをＡ−Ａ線で切って模式的に示す説明図である。 図９は、回転軸に直交する面でブラシモータを切って模式的に示す説明図である。 図１０は、ブラシケースを出力軸側から見た平面図である。 図１１は、製造時のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図１２は、図１１に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。 図１３は、ブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図１４は、他のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図１５は、他の実施形態のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図１６は、図１５に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。 図１７は、図１５に示すブラシケースを出力軸側から見た平面図である。 図１８は、製造時のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。 図１９は、図１８に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。 図２０は、他の実施形態のブラシモータのブラシケースを出力軸側から見た平面図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、本発明に係るブラシモータを電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering）に適用した例を説明するが、本発明の適用対象は電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。また、本発明を電動パワーステアリング装置に適用する場合でも、その方式は問わない。

（実施形態１）
図１は、ブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。まず、図１を用いて、本実施形態のブラシモータを備える電動パワーステアリング装置の概要を説明する。電動パワーステアリング装置１０は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール１１と、ステアリングシャフト１２と、操舵力アシスト機構１３と、ユニバーサルジョイント１４と、ロアシャフト１５と、ユニバーサルジョイント１６と、ピニオンシャフト１７と、ステアリングギヤ１８と、タイロッド１９と、を備える。また、電動パワーステアリング装置１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、トルクセンサ２１ａと、車速センサ２１ｂと、を備える。

ステアリングシャフト１２は、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとを含む。入力軸１２ａは、一方の端部がステアリングホイール１１に連結され、他方の端部がトルクセンサ２１ａを介して操舵力アシスト機構１３に連結される。出力軸１２ｂは、一方の端部が操舵力アシスト機構１３に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント１４に連結される。本実施形態では、入力軸１２ａ及び出力軸１２ｂは、鉄等の磁性材料から形成される。

ロアシャフト１５は、一方の端部がユニバーサルジョイント１４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント１６に連結される。ピニオンシャフト１７は、一方の端部がユニバーサルジョイント１６に連結され、他方の端部がステアリングギヤ１８に連結される。ステアリングギヤ１８は、ピニオン１８ａと、ラック１８ｂとを含む。ピニオン１８ａは、ピニオンシャフト１７に連結される。ラック１８ｂは、ピニオン１８ａに噛み合う。ステアリングギヤ１８は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ１８は、ピニオン１８ａに伝達された回転運動をラック１８ｂで直進運動に変換する。タイロッド１９は、ラック１８ｂに連結される。

操舵力アシスト機構１３は、減速装置２２とブラシモータ３０とを含む。減速装置２２は、出力軸１２ｂに連結される。ブラシモータ３０は、減速装置２２に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる。なお、電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１２と、トルクセンサ２１ａと、減速装置２２とによりステアリングコラムが構成されている。ブラシモータ３０は、前記ステアリングコラムの出力軸１２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、コラムアシスト方式である。

トルクセンサ２１ａは、ステアリングホイール１１を介して入力軸１２ａに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ２１ｂは、電動パワーステアリング装置１０が搭載される車両の走行速度を検出する。

ＥＣＵ２０は、ブラシモータ３０とトルクセンサ２１ａと車速センサ２１ｂと電気的に接続される。ＥＣＵ２０は、ブラシモータ３０の動作を制御する。また、ＥＣＵ２０は、トルクセンサ２１ａ及び車速センサ２１ｂのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ２０は、トルクセンサ２１ａから操舵トルクＴを取得し、かつ、車速センサ２１ｂから車両の走行速度Ｖを取得する。ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチ２８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）２９から電力が供給される。ＥＣＵ２０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ＥＣＵ２０は、その算出された補助操舵指令値に基づいてブラシモータ３０へ供給する電流値を調節する。

電動パワーステアリング装置１０は、以上のような構成である。ステアリングホイール１１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸１２ａを介して操舵力アシスト機構１３の減速装置２２に伝わる。この時に、ＥＣＵ２０は、入力軸１２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ２１ａから取得し、かつ、走行速度Ｖを車速センサ２１ｂから取得する。そして、ＥＣＵ２０は、ブラシモータ３０の動作を制御する。ブラシモータ３０が作り出した補助操舵トルクは、減速装置２２に伝えられる。出力軸１２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント１４を介してロアシャフト１５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント１６を介してピニオンシャフト１７に伝達される。ピニオンシャフト１７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ１８を介してタイロッド１９に伝達され、操舵輪を転舵させる。

次に、図２から図６を用いて、操舵力アシスト機構１３と、その周辺に配置されている各部の構成、配置位置等について説明する。図２は、操舵力アシスト機構の周辺の概略構成を示す斜視図である。図３は、操舵力アシスト機構の周辺の概略構成を模式的に示す説明図である。図４は、図３に示す操舵力アシスト機構を拡大した説明図である。図５は、電動パワーステアリング装置が備える減速装置の一例を説明する正面図である。図６は、ＥＣＵの概略構成を示す斜視図である。なお、図５は、一部を断面として示してある。

図２及び図３に示すように、電動パワーステアリング装置１０は、各部を支持する機構として、ステアリングコラム３１と、アッパ取付ブラケット３２と、ロア取り付けブラケット３４と、モータ取付部３５と、を有する。ステアリングコラム３１は、ステアリングシャフト１２を回転自在に内装する。ステアリングコラム３１は、減速装置２２との連結部にコラプス時の衝撃エネルギーを吸収して所定のコラプスストロークを確保する内管及び外管で構成された２重管構造となっている。

アッパ取付ブラケット３２は、ステアリングコラム３１の外管及び減速装置２２の鉛直方向上側に配置されている。アッパ取付ブラケット３２は、車体に取付けられ、ステアリングコラム３１の外管及び減速装置２２を支持している。アッパ取付ブラケット３２は、車体側部材（図示せず）に取付けられる取付板部と、この取付板部に一体に形成された方形枠状支持部と、ステアリングコラム３１の外管を支持するチルト機構と、を備えている。チルト機構は、方形枠状支持部に形成されている。

アッパ取付ブラケット３２の取付板部は、車体側部材に取付けられる左右一対のカプセルと、これらカプセルに樹脂インジェクションによって固定された摺動板部と、で構成されている。取付板部は、衝突時にステアリングコラム３１を車体前方に移動させる衝撃力が作用することにより、カプセルに対して摺動板部が車体前方に摺動して樹脂インジェクションが剪断され、その剪断荷重がコラプス開始荷重となるように構成されている。

チルト機構のチルトレバーを回動させることにより、支持状態が解除される。この操作により、ステアリングコラム３１をロア取付ブラケット３４の枢軸を中心として上下にチルト位置が調整可能とされている。

ロア取付ブラケット３４は、ステアリングコラム３１の外管及び減速装置２２の鉛直方向下側に配置されている。ロア取付ブラケット３４は、車体に取付けられ、ステアリングコラム３１の外管及び減速装置２２を支持している。ロア取付ブラケット３４は、車体側部材（図示せず）に取付けられる取付板部と、この取付板部の下面に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部と、で形成されている。そして、ロア取付ブラケット３４は、支持板部の先端が、減速装置２２の減速装置ハウジング４４の下端側即ち車体前方側に形成された部分に枢軸を介して回動自在に連結されている。

また、モータ取付部３５は、減速装置２２の側面（ステアリングシャフト１２の回転軸に平行かつ鉛直方向に平行な面）に設けられており、ブラシモータ３０を減速装置２２に固定する。なお、モータ取付部３５は、減速装置２２のハウジングの一部としてもよい。

ステアリングシャフト１２は、図３及び図４に示すように、入力軸１２ａと、出力軸１２ｂと、入力軸１２ａと出力軸１２ｂとを連結する連結軸（トーションバー）１２ｃと、を有する。ステアリングシャフト１２は、入力軸１２ａに入力された回転が、連結軸１２ｃを介して出力軸１２ｂに伝達する。

図３、図４及び図５に示すように、減速装置２２は、ウォーム減速装置である。減速装置２２は、ウォーム４０と、ウォームホイール４２と、減速装置ハウジング４４と、玉軸受４５ａと、玉軸受４５ｂと、ホルダ４７と、を備える。ウォーム４０は、ブラシモータ３０の軸１１８にスプライン、または弾性カップリングで結合される。ウォーム４０は、玉軸受４５ａと、ホルダ４７に保持された玉軸受４５ｂとで回転自在に減速装置ハウジング４４に保持されている。ウォームホイール４２は、減速装置ハウジング４４に回転自在に保持される。ウォーム４０の一部に形成されたウォーム歯４０ａは、ウォームホイール４２に形成されているウォームホイール歯４２ａに噛み合う。ブラシモータ３０の回転力は、ウォーム４０を介してウォームホイール４２に伝達されて、ウォームホイール４２を回転させる。減速装置２２は、ウォーム４０及びウォームホイール４２によって、ブラシモータ３０のトルクを増加させる。そして、減速装置２２は、出力軸１２ｂに補助操舵トルクを与える。

ブラシモータ３０は、図２から図５に示すように、回転軸が露出したフランジ側の面が減速装置２２に対面して配置されている。また、ブラシモータ３０の回転軸は、減速装置２２の鉛直方向下側となる部分に配置されている。ブラシモータ３０は、フランジがモータ取付部３５と連結され、減速装置２２に固定されている。なお、ブラシモータ３０の詳細な構成については、後ほど説明する。

ＥＣＵ２０は、減速装置２２の入力軸１２ａ側の面で、かつ、ステアリングシャフト１２よりも鉛直方向の下側に配置されている。ＥＣＵ２０は、図６に示すように、ＥＣＵ取付部２０ａとＥＣＵ本体２０ｂとＥＣＵカバー２０ｃとを有する。ＥＣＵ取付部２０ａは、ＥＣＵ本体２０ｂを減速装置２２に固定する支持台であり、減速装置２２の減速装置ハウジング４４に設けられている。また、ＥＣＵ取付部２０ａは、モータ取付部３５の入力軸１２ａ側の面にも設けられている。

ＥＣＵ本体２０ｂは、ＥＣＵ２０の制御回路であり、ＥＣＵ取付部２０ａにネジ止めにより固定されている。ＥＣＵ本体２０ｂは、パワー基板、合成樹脂製フレーム、制御基板、カバー等を有する。また、ＥＣＵ本体２０ｂは、鉛直方向上側の端面にトルクセンサ２１ａと連結する端子２０ｄが形成され、ブラシモータ３０と隣接する端面にブラシモータ３０のバスバーと接続される端子２０ｅが形成されている。パワー基板は、ブラシモータ３０を駆動制御する電界効果トランジスタ等のパワースイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路やこのＨブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等が実装されており、ＥＣＵ取付部２０ａに放熱グリースを介して直接固定される熱伝導率の高い金属製の基板である。合成樹脂製フレームは、パワー基板を囲繞する長方形枠状の部材である。制御基板は、ブラシモータ３０で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）やその周辺機器を実装した基板である。制御基板は、トルクセンサ２１ａからのトルク検出値や車速センサ２１ｂからの車速検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値とブラシモータ３０に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板のパルス幅変調回路への電圧指令値を算出する。カバーは、パワー基板、合成樹脂製フレーム、制御基板を覆う。ＥＣＵ本体２０ｂは、カバーで、パワー基板、合成樹脂製フレーム、制御基板を覆うことで、制御回路を構成する各部に異物が混入することを抑制できる。なお、カバーは、樹脂等で形成すればよい。

ＥＣＵカバー２０ｃは、ＥＣＵ本体２０ｂを覆う部材であり、金属で形成されている。ＥＣＵカバー２０ｃは、ＥＣＵ取付部２０ａにネジ止めで固定されている。これにより、ＥＣＵ本体２０ｂは、ＥＣＵ取付部２０ａとＥＣＵカバー２０ｃとで外周が略覆われている状態となる。ＥＣＵカバー２０ｃは、外部の電磁波がＥＣＵ本体２０ｂに到達することを抑制し、外部の電磁波がＥＣＵ本体２０ｂにノイズを発生させることを抑制する。

次に、図７から図１０を用いて、ブラシモータ３０について説明する。図７は、ブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。図８は、図７に示すブラシモータをＡ−Ａ線で切って模式的に示す説明図である。図９は、回転軸に直交する面でブラシモータを切って模式的に示す説明図である。図１０は、ブラシケースを出力軸側から見た平面図である。ブラシモータ３０は、筐体１１１と、マグネット１１３と、回転子１１４と、軸１１８と、ブラシ１１９と、ブラシホルダ１２０と、ブラシケース１２１と、バスバーユニット１３０と、を含む。

筐体１１１は、筒状部１１１ａと、底部１１１ｂと、フランジ１１２とを含む。筒状部１１１ａは、磁性材料で略円筒形である。筒状部１１１ａを形成する磁性材料は、例えばＳＰＣＣ（Steel Plate Cold Commercial）等の一般的な鋼材や、電磁軟鉄等である。筒状部１１１ａの一方の端部は、底部１１１ｂにより閉塞される。底部１１１ｂは、例えば筒状部１１１ａと一体に形成される。また、筒状部１１１ａの他方（底部１１１ｂとは反対側）の端部である開口は、フランジ１１２により閉塞される。なお、フランジ１１２の形状については後述する。

マグネット１１３は、筒状部１１１ａの内側面にマグネットホルダ１１３ａによって取り付けられる。マグネット１１３は、２つ設けられる。２つのマグネット１１３は、互いに極性が逆に設けられる。マグネット１１３は、マグネット飛散防止カバー１１３ｂにより覆われる。これにより、マグネット飛散防止カバー１１３ｂは、２つのマグネット１１３の万一の飛散を防止する。回転子１１４は、筒状部１１１ａ内に設けられる。回転子１１４は、軸１１８によって中心を貫かれ、かつ、軸１１８に固定される。

回転子１１４は、整流子１１５と、コア１１６と、コイル１１７とを含む。整流子１１５は、絶縁体で形成された円柱状の絶縁部の側面に、導電体で形成された複数の導電部１１５ａが等間隔で平行に配置されているものである。コア１１６は、磁性材料を用いて形成される。コア１１６は、例えば、磁性材料としてケイ素鋼板が用いられ、ケイ素鋼板が積層されて形成される。回転子１１４のコア１１６部分は、複数のスロット（溝）を有する。コイル１１７は、前記スロットに巻き回されている。コイル１１７の一端は、一つの導電部１１５ａに接続されており、他端は別の導電部１１５ａに接続されている。

軸１１８は、軸受１１８ａと軸受１１８ｂとによって、回転軸Ｚｒを中心に回転できるように支持される。軸受１１８ａは、筒状部１１１ａの内側であって、フランジ１１２の略中央部分に設けられる。軸受１１８ｂは、筒状部１１１ａの内側であって、底部１１１ｂの略中央部分に設けられる。回転軸Ｚｒは、軸１１８の中心軸に相当し、回転子１１４の回転軸とも一致する。軸１１８は、ジョイント１１８ｃが取り付けられる。ジョイント１１８ｃは、図５に示す減速装置２２のウォーム４０がスプライン結合される。なお、軸１１８とウォーム４０とは、弾性カップリングで結合されてもよい。

ブラシ１１９は、ブラシホルダ１２０により支持される。ブラシ１１９は、筒状部１１１ａ内で、整流子１１５の径方向で整流子１１５と対向する位置に複数、本実施形態で４箇所に設けられる。ブラシ１１９は、略角柱、好ましくは四角柱状の多面体である。より好ましくは、ブラシ１１９は、整流子１１５と対向する面に含まれる４つの頂点のうち、フランジ１１２側ではなく、コア１１６側にある２つの頂点のいずれかが突出する形状である。ブラシ１１９は、この突出している頂点が整流子１１５と接する。このような構造により、ブラシモータ３０は、ブラシ１１９と整流子１１５とが接触する位置が明確となる。その結果、ブラシモータ３０は、ブラシ１１９から整流子１１５への電力の供給が安定する。また、ブラシモータ３０のユーザーは、ブラシ１１９の摩耗状態も容易に予測できる。

ブラシ１１９は、接触抵抗が小さく機械的衝撃に耐えられる材料により構成される。例えば、ブラシ１１９は、黒鉛により構成される。ブラシ１１９は、バスバーユニット１３０によって電力が供給される。電力は、ＥＣＵ２０により制御された電流値の電力である。ブラシ１１９に供給された電流は、ブラシ１１９と接触する整流子１１５の導電部１１５ａを通ってコイル１１７に導かれる。コイル１１７に導かれた電流は、コイル１１７を通り、整流子１１５の別の導電部１１５ａに至って別のブラシ１１９に流入する。ブラシモータ３０は、コイル１１７に電流が流れることによって磁界が発生する。ブラシモータ３０は、この磁界と、マグネット１１３の磁界との相互作用により回転子１１４が回転する。

ブラシホルダ１２０は、ブラシ１１９を保持する機構であり、スプリング、基板、弾性部材等を含む。ブラシホルダ１２０は、ブラシ１１９毎に設けられている。ここで、ブラシホルダ１２０は、整流子１１５側の面が開口となる箱側形状であり、ブラシ１１９の整流子１１５側の面が整流子１１５と対面した状態で支持する。また、ブラシホルダ１２０は、スプリング等でブラシ１１９を整流子１１５側に付勢し、ブラシ１１９と整流子１１５とを接触させる。また、ブラシホルダ１２０は、ブラシ１１９とブラシケース１２１との間に弾性部材が介在する構成である。これにより、整流子１１５とブラシ１１９との接触で生じる振動がブラシケース１２１に伝達することを抑制することができる。なお、ブラシホルダ１２０は、基板を複数のブラシ１１９に対して共通の基板としてもよい。つまり、１枚の基板を複数のブラシホルダ１２０で共有してもよい。

ブラシケース（ブラシホルダアセンブリ）１２１は、ブラシホルダ１２０を保持する支持機構である。ブラシケース１２１は、１つの部材で、複数のブラシ１１９を支持している。また、ブラシケース１２１は、フランジ１１２に支持されている。ブラシケース１２１の構成については後述する。

バスバーユニット１３０は、第１バスバー１３１と、第２バスバー１３２と、バスバー保持手段としての樹脂部１３３と、ピグテイル１３５と、を含む。第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２は、金属の板状部材である。第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２は、電気伝導部材である。第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２は、図８に示すように、互いに接触しないように間隔をあけて設けられる。第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２は、筐体１１１の外部に一部が露出する。なお、筒状部１１１ａと底部１１１ｂとフランジ１１２とで囲まれる空間が筐体１１１の内部であり、前記内部以外の空間が筐体１１１の外部である。

樹脂部１３３は、例えば弾性を有する。樹脂部１３３は、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２を覆う。これにより、樹脂部１３３は、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２とを絶縁する。また、樹脂部１３３は、バスバーユニット１３０がブラシモータ３０に取り付けられた際に、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２と、筒状部１１１ａやフランジ１１２とを絶縁する。

ピグテイル１３５は、電気伝導部材である。ピグテイル１３５は、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２と、ブラシホルダ１２０とを電気的に接続する。ブラシホルダ１２０は、ブラシ１１９へ電力を供給するための電気回路が設けられている。前記電気回路は、図８に示す電気電導部材の配線部材１３５ａでブラシ１１９と電気的に接続される。これにより、ブラシ１１９は、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２から、ピグテイル１３５を介して電力が供給される。なお、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２は、ブラシホルダ１２０に形成される電気回路を介さず、ピグテイル１３５でブラシ１１９と直接電気的に接続してもよい。

ピグテイル１３５は、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との両方に、例えば、溶接、より具体的にはプロジェクション溶接によって電気的に接続される。また、ピグテイル１３５は、ブラシホルダ１２０の基板に形成された電気回路に、例えば、溶接、より具体的にはプロジェクション溶接によって電気的に接続される。ピグテイル１３５は、可撓性を有する。可撓性を有するため、ピグテイル１３５は、振動を伝え難い。よって、ブラシモータ３０は、ブラシ１１９の振動がブラシホルダ１２０の基板を介してバスバーユニット１３０に伝わりにくい。また、ブラシモータ３０は、ピグテイル１３５が撓むため、バスバーユニット１３０とフランジ１１２との取り付け誤差を許容しやすい。また、ブラシモータ３０は、ピグテイル１３５が撓むため、バスバーユニット１３０をフランジ１１２により容易に取り付けられることができる。

次に、フランジ１１２及びブラシケース１２１についてより詳細に説明する。フランジ１１２は、筒状部１１１ａの底部１１１ｂとは反対側の端部に固定されている。フランジ１１２は、図７及び図８に示すように、軸１１８が通過する開口が形成されており、軸受１１８ａを介して軸１１８を支持する。また、フランジ１１２は軸１１８の軸方向が軸となる穴１１２ａが複数形成されている。

ブラシケース１２１は、本体１２２と突起部１２４とを有する。本体１２２は、軸１１８を中心とした径方向の外側の面を囲う円筒部と、ブラシホルダ１２０のジョイント１１８ｃ側の面に対面するリング部（中心側に円形の穴が形成された円板）と、で構成されている。なお、ブラシケース１２１は、軸１１８の軸方向に平行な方向における円筒部のジョイント１１８ｃ側の端面と、軸１１８を中心とした径方向におけるリング部の外側の端面と、が繋がっている。つまり、ブラシケース１２１は、軸１１８の回転軸に平行な方向な断面の形状がＬ字となる形状である。また、本体１２２は、図９に示すようにリング部に開口１２８が形成されている。開口１２８には、ピグテイル１３５の配線部材１３５ａが挿入されている。

突起部１２４は、フランジ１１２の穴１１２ａに対応して複数設けられている。突起部１２４は、基端が本体１２２と繋がっており、軸１１８の軸方向に平行な向きで、かつ、本体１２２からジョイント１１８ｃ側に延びた棒状の突起、本実施形態では円柱である。つまり、突起部１２４は、本体１２２のフランジ１１２と対向した面に配置され、軸１１８の軸方向に延びた突起である。突起部１２４は、フランジ１１２の穴１１２ａに挿入されており、先端１２６がフランジ１１２のジョイント１１８ｃ側の面にある。つまり、突起部１２４は、穴１１２ａを貫通している。突起部１２４は、先端１２６が他の部分（例えば、穴１１２ａ内にある部分）よりも大きい形状である。より具体的には、先端１２６は、穴１１２ａよりも径が大きい形状、つまり、穴１１２ａを通過できない形状である。なお、突起部１２４の他の部分、より具体的には、穴１１２ａに挿入されている部分は、穴１１２ａと略同一形状または穴１１２ａよりも若干小さい形状である。

ここで、図１１及び図１２を用いて、本実施形態のブラシモータの製造方法、具体的にはフランジ１１２とブラシケース１２１とを連結させる方法について説明する。図１１は、製造時のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。図１２は、図１１に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。

まず、ブラシケース１２１ａとして、突起部の先端が穴１１２ａよりも小さい状態のブラシケース１２１ａを作製する。次に作製したブラシケース１２１ａにブラシホルダ１２０を固定する。その後、図１１及び図１２に示すように、ブラシケース１２１ａの突起部１２４ａをフランジ１１２の穴１１２ａに差し込み、先端１２４ａをフランジ１１２のジョイント側の面に露出させた状態とする。なお、上述したように、突起部１２４ａは、先端１２６ａが穴１１２ａよりも小さい形状であるため、穴１１２ａに通すことができる。

その後、フランジ１１２のジョイント側の面に露出させた先端１２６ａを加熱したり、応力を付与したりして、先端１２６ａを変形させ、先端１２６ａを穴１１２ａよりも大きくする。加熱する場合は、先端１２６ａを溶融することで、先端１２６ａを図７及び図８に示す先端１２６とすることができる。また、先端１２６ａを加熱して変形させる場合は、先端１２６ａをフランジ１１２のジョイント側の面に溶着させることが好ましい。これにより、ブラシケース１２１ａ（１２１）をフランジ１１２により確実に固定させることができる。

なお、ブラシモータ３０の製造工程において、フランジ１１２の穴１１２ａに先端１２６ａを差し込む工程と、先端１２６ａを変形させる工程とは、他の製造工程の任意の工程との間に実行すればよい。例えば、フランジ１１２の穴１１２ａに先端１２６ａを差し込む工程は、ブラシケース１２１ａに軸１１８が差し込まれた後に行っても、ブラシケース１２１ａに軸１１８が差し込まれる前に行ってもよい。また、先端１２６ａを変形させる工程は、フランジ１１２の穴１１２ａに先端１２６ａを差し込む工程よりも後の工程であればよく、図１１及び図１２に示すようにブラシモータの全体を組み立てた後先端部を変形させてもよく、ブラシケース１２１ａに軸１１８が差し込まれる前に先端部を変形させてもよい。なお、ブラシケース１２１ａに軸１１８が差し込まれる前に先端部を変形させる場合は、ブラシケース１２１ａとフランジ１１２とをサブアセンブリ化してブラシモータを製造することができる。

電動パワーステアリング装置１０及びブラシモータ３０は、以上のような構成である。ブラシケース１２１は、突起部１２４がフランジ１１２の穴１１２ａを通過し、かつ、先端１２６が穴１１２ａよりも大きい形状であることで、フランジ１１２に対して固定される。つまり、突起部１２４が穴１１２ａから抜けない形状であるため、ブラシケース１２１がフランジ１１２に連結される。また、突起部１２４の基部から先端１２６までの距離を、穴１１２ａの長さと実質的に同一とすることで、フランジ１１２とブラシケース１２１とが軸１１８の軸方向に平行な方向に相対的に移動することを抑制することができる。

このように、電動パワーステアリング装置１０及びブラシモータ３０は、ブラシケース１２１に突起部１２４を設け、突起部１２４を穴１１２ａに挿入させ、かつ、先端１２６を穴１１２ａよりも大きい形状とすることで、ブラシケース１２１をフランジ１１２に固定することができる。ブラシケース１２１をフランジ１１２に固定することで、ブラシ１１９をフランジ１１２や筐体１１１等の固定子に固定することができる。

また、ブラシケース１２１に固定に必要な部材を設けることなくブラシケース１２１をフランジ１１２に固定できるため、ブラシケース１２１の内部、ブラシ１１９を配置する空間を有効に活用することができる。つまり、図９に示すブラシケース１２１の内部の空間にネジのネジ山が露出しないため、ブラシホルダ１２０の配置位置や、配線部材１３５ａの配置位置の自由度をより大きくすることができる。また、突起部１２４の先端１２６を穴１１２ａよりも大きい形状とすることで、つまり、先端１２６を穴１１２ａよりも大きい形状とすることで、機械的構造でブラシケース１２１をフランジ１１２に固定することができる。これにより、ねじ等を用いて固定した場合と同様に外れにくくすることができる。また、ブラシケース１２１の内部に固定に必要な部材を配置しないため、突起部１２４を多数形成しても、ブラシケース１２１の内部に影響を与えない。これにより、ブラシケースとフランジとを複数の突起部で連結し、よりはずれにくくすることができる。

ここで、突起部１２４の先端１２６は、本実施形態のように、フランジ１１２よりもジョイント１１８ｃ側に突出しないことが好ましい。つまり、フランジ１１２の少なくとも一部に穴１１２ａよりもジョイント１１８ｃ側に突出した部分があり、当該突出した部分が、突起部１２４の先端１２６の最もジョイント１１８ｃ側の部分よりもジョイント１１８ｃ側にあることが好ましい。つまり、突起部１２４がフランジ１１２よりもジョイント１１８ｃ側に突出していない形状とすることが好ましい。ブラシケース１２１が他の部材に悪影響を与えることを、例えばジョイント１１８ｃと連結する機構と接触することを抑制することができる。

図１３は、ブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図であり、図１４は、他のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。本実施形態のブラシモータ３０の構成とすることで、ブラシケースの内部にネジ山等を配置する必要がなくなるため、バスバーユニット１３０の第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との距離をより近接して配置することができる。これにより、図１３に示すように第１バスバー１３１と第２バスバー１３２とを纏める保護カバー１６０をフランジ１１２のより近くまで設けることができる。ここで、図１４に示すブラシモータ１８０は、ブラシケースの内部にネジ山等を配置する構成である。ブラシモータ１８０は、ブラシケースの内部にネジ山等を配置するため各部の配置に制限があり、第１バスバー１３１ａと第２バスバー１３２ａとの距離を短くすることに限界がある。このため、図１４に示すように、第１バスバー１３１ａ及び第２バスバー１３２ａは、図１３に示す第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２よりも離れた配置となる。このため、第１バスバー１３１ａ及び第２バスバー１３２ａのブラシケースへの挿入部で第１バスバー１３１ａと第２バスバー１３２ａとを一定距離離す必要があり、保護カバー１６０ａとフランジ１１２との距離が長くなる。

このように、本実施形態のように、保護カバー１６０とフランジ１１２との距離をより短くできることで、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との露出量を少なくすることができる。これにより、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２とをより確実に保護することができ、装置の耐久性をより高くすることができる。

なお、ブラシケース１２１は、本体１２２と突起部１２４とを一体とすることが好ましい。つまり、ブラシケース１２１を１つの部材として一体で作製することが好ましい。これにより、本体１２２と突起部１２４とをより分離しにくくすることができる。

また、ブラシケース１２１は、樹脂で作製することが好ましい。なお、樹脂としては、例えば、ＰＰＳ（Poly-phenylene-sulfide）やＰＰＳ系ガラス入り樹脂、ナイロン系ガラス入り樹脂、ＰＥＴ等を用いることができる。ブラシケース１２１を、樹脂で作製することで射出成形等により製造でき、製造が容易になる。また、製造時に突起部１２４、特に先端部を容易に変形させることができる。

なお、ブラシケース１２１は、アルミ、軟鉄等の金属で作製することもできる。この場合は、上述したように加熱し溶融して突起部の先端部を作製してもよいし、リベット加工により突起部１２４の先端１２６を成形することができる。なお、ブラシケース１２１は、突起部と本体とを別部材で作製してもよい。また、突起部の先端部と他の部分とを別の材料で作製してもよい。

また、突起部１２４の数及びフランジ１１２の穴１１２ａの数は３つに限定されず任意の数にすることができる。また、突起部１２４（の棒状に延びている部分）の形状及びフランジ１１２の穴１１２ａの形状は、円形に限定されない。例えば、四角形等の多角形としてもよく、楕円形としてもよく、曲線と直線とを組み合わせた形状としてもよい。

（実施形態２）
次に、図１５から図１７を用いて、ブラシモータの他の実施形態について説明する。図１５は、他の実施形態のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。図１６は、図１５に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。図１７は、図１５に示すブラシケースを出力軸側から見た平面図である。

なお、図１５から図１７に示すブラシモータ２０１は、フランジ１１２とブラシケース２２１との間に弾性部材２３０を設けた点を除いて他の構成は、ブラシモータ３０の各部と同様である。以下の本実施形態では、ブラシモータ３０と同様の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、ブラシモータ２０１に特有の点を重点的に説明する。

ブラシモータ２０１は、筐体１１１と、マグネット１１３と、回転子１１４と、軸１１８と、ブラシ１１９と、ブラシホルダ１２０と、ブラシケース２２１と、バスバーユニット１３０と、弾性部材２３０と、を含む。

ブラシケース２２１は、本体１２２と突起部２２４とを有する。突起部２２４は、フランジ１１２の穴１１２ａに対応して複数設けられている。突起部２２４は、基端が本体１２２と繋がっており、軸１１８の軸方向に平行な向きで、かつ、本体１２２からジョイント１１８ｃ側に延びた棒状の突起、本実施形態では円柱である。つまり、突起部２２４は、本体１２２のフランジ１１２と対向した面に配置され、軸１１８の軸方向に延びた突起である。突起部２２４は、フランジ１１２の穴１１２ａに挿入されており、先端１２６がフランジ１１２のジョイント１１８ｃ側の面にある。突起部２２４は、先端１２６が他の部分（例えば、穴１１２ａ内にある部分）よりも大きい形状である。なお、突起部２２４の他の部分、より具体的には、穴１１２ａに挿入されている部分は、穴１１２ａよりも一定程度、後述する弾性体２３０が挿入可能な程度小さい形状である。

弾性体２３０は、ブラシケース２２１の本体１２２のフランジ１１２側の面及び突起部２２４の外周の、ブラシケース２２１とフランジ１１２との間に配置されている。つまり弾性体２３０は、ブラシケース２２１の突起部２２４の外周と、本体１２２のフランジ１１２側の面の一部に配置されている。弾性体２３０は、突起部２２４毎に複数設けられている。１つの弾性体２３０は、突起部２２４の外周に配置されている部分の本体１２２側の端部が、本体１２２のフランジ１１２側の面の一部に配置されている部分と連結されている（一体となっている）。つまり、弾性体２３０は、突起部２２４の延在方向に平行な方向な断面の形状がＬ字となる形状である。また、図１７に示すように、弾性体２３０のブラシケース２２１の本体１２２と対面している部分は、リング形状である。

このように、ブラシケース２２１とフランジ１１２との間に弾性体２３０を配置することで、ブラシケース２２１及びブラシ１１９を他の部材（軸、回転子等）に対してフローティングした状態にすることができる。このように、ブラシケース２２１及びブラシ１１９をフローティングした状態にすることで、ブラシケース２２１及びブラシ１１９と他の部材との間で振動が伝達することを抑制することができる。

また、本実施形態のように、フランジ１１２に対してブラシケース２２１を固定する機構に突起部２２４を用いることで、穴１１２ａと突起部２２４との対面する領域を平坦な形状とすることができる。つまりネジ溝等が形成されていない、円柱、壁面に凹凸がない穴とすることができる。これにより、弾性体２３０を簡単な形状とすることができる。これにより、各部品をより簡単に作成することができ、装置コストを改善することができる。

ここで、図１８及び図１９を用いて、本実施形態のブラシモータの製造方法、具体的にはフランジ１１２とブラシケース２２１とを連結させる方法について説明する。図１８は、製造時のブラシモータを回転軸に平行な方向から見た平面図である。図１９は、図１８に示すブラシモータを回転軸に平行な面で切って模式的に示す説明図である。

まず、ブラシケース２２１ａとして、突起部の先端が穴１１２ａよりも小さい状態のブラシケース２２１ａを作製する。次に作製したブラシケース２２１ａにブラシホルダ１２０を固定する。次に、穴１１２ａに弾性体２３０を挿入する。または、突起部に弾性体２３０をはめ込む。その後、ブラシケース２２１ａの突起部２２４ａをフランジ１１２の穴１１２ａに差し込み、図１８及び図１９に示すように、先端１２６ａをフランジ１１２のジョイント側の面に露出させた状態とする。この時、穴１１２ａに弾性体２３０を挿入している場合は、弾性体２３０が挿入されている穴１１２ａに突起部２２４ａを差し込む。また、突起部に弾性体２３０をはめ込んでいる場合は、弾性体２３０をはめ込んでいる突起部を、穴１１２ａに差し込む。

その後、フランジ１１２のジョイント側の面に露出させた先端１２６ａを加熱したり、応力を付与したりして、先端１２６ａを変形させ、先端１２６ａを穴１１２ａよりも大きくする。なお、先端１２６ａの変形は、上述したブラシケース１２１ａの先端１２６ａの変形と同様の方法で実行することができる。

このようにフランジ１１２とブラシケース２２１との間に弾性体２３０を設ける場合も、弾性体２３０を、フランジ１１２の穴１１２ａに差し込むまたはブラシケース２２４の突起部２２４にはめ込む工程を加え、他の工程は上記と同様に実行することでブラシモータを製造することができる。また、この場合、フランジ１１２の穴１１２ａに差し込むまたはブラシケース２２１ａの突起部２２４ａにはめ込む工程は、凹凸の無い穴に弾性体を差し込むまたは凹凸の無い棒に弾性体をはめ込む処理であるため、簡単に処理することができる。

なお、弾性体の形状は、図１５から図１７に示す実施形態の形状に限定されない。弾性体は、フランジとブラシケースとが直接接触しない構成とすればよく、つまり、フランジとブラシケースとの接触領域に設け、フランジとブラシケースとが弾性体を介して接触する構成とすればよい。ここで、弾性体は、ブラシケースの本体とフランジとの間の部分を、周方向に延在する形状とすることが好ましい。図２０は、他の実施形態のブラシモータのブラシケースを出力軸側から見た平面図である。図２０に示すブラシモータ３０１の弾性体３３０は、ブラシケース３２１の本体１２２とフランジとの間に配置されている部分の形状が、突起部３２４を基点として、モータの回転軸の周方向に延在する形状である。これにより、ブラシモータ３０１は、フランジ１１２とブラシケース３２１の本体１２２との間に、より広い面積で弾性体３３０を配置することできる。つまり、ブラシモータ３０１の回転軸に直交する面（図２０に示す面）における弾性体３３０の配置面積をより大きくすることができる。これにより、より確実にブラシケース３２１がフランジ１１２に対してフローティングした状態にすることができる。また、モータの回転軸の周方向に延在する形状とすることで、回転方向の位置による弾性体３３０の偏りを少なくすることができ、ブラシモータ３０１の回転により発生するモータの振動をより確実に低減することができる。また、弾性体は、突起部毎に設けたがこれに限定されず、１つの繋がった弾性体としてもよい。

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２ａ 入力軸
１２ｂ 出力軸
１３ 操舵力アシスト機構
１４ ユニバーサルジョイント
１５ ロアシャフト
１６ ユニバーサルジョイント
１７ ピニオンシャフト
１８ ステアリングギヤ
１８ａ ピニオン
１８ｂ ラック
１９ タイロッド
２０ ＥＣＵ
２１ａ トルクセンサ
２１ｂ 車速センサ
２２ 減速装置
２８ イグニッションスイッチ
２９ バッテリ
３０ ブラシモータ
４０ ウォーム
４０ａ ウォーム歯
４２ ウォームホイール
４４ 減速装置ハウジング
４５ａ 玉軸受
４５ｂ 玉軸受
４２ａ ウォームホイール歯
４７ ホルダ
１１１ 筐体
１１１ａ 筒状部
１１１ｂ 底部
１１２ フランジ
１１２ａ 穴
１１３ マグネット
１１３ａ マグネットホルダ
１１３ｂ マグネット飛散防止カバー
１１４ 回転子
１１５ 整流子
１１５ａ 導電部
１１６ コア
１１７ コイル
１１８ 軸
１１８ａ 軸受
１１８ｂ 軸受
１１８ｃ ジョイント
１１９ ブラシ
１２０ ブラシホルダ
１２１ ブラシケース
１３０ バスバーユニット
１３１ 第１バスバー
１３２ 第２バスバー
１３３ 樹脂部
１３５ ピグテイル
１３５ａ 配線部材
Ｚｒ 回転軸

Claims (7)

1. フランジを備える筐体と、
   前記筐体の内部に設けられ、整流子及びコアを含む回転子と、
   前記整流子の径方向で対向して設けられ、前記整流子と接触して設けられるブラシと、
   前記ブラシを保持するブラシホルダと、
   前記ブラシホルダを保持し、前記フランジに連結されるブラシケースと、を含み
   前記ブラシケースは、前記ブラシホルダを保持する本体部と、前記本体部に一体で成型されており前記フランジと対面する面に直交する方向に突出した突起部と、を有し、
   前記フランジは、前記突起部が挿入される穴が形成されており、
   前記突起部は、前記フランジの前記穴を貫通し、先端の径方向の大きさが前記フランジの前記穴よりも大きいことを特徴とするブラシモータ。
2. 前記突起部は、前記先端は、前記フランジ側の面が前記フランジに溶着されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシモータ。
3. 前記ブラシケースの前記フランジ側の面及び前記突起部の外周の、前記ブラシケースと前記フランジとの間に配置された弾性体をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のブラシモータ。
4. 前記ブラシケースが前記突起部を複数有し、
   複数の前記突起部は、前記回転子の回転軸からの距離が同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のブラシモータ。
5. 複数の前記突起部は、前記回転子の回転軸を中心とした円状に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のブラシモータ。
6. 前記ブラシケースは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のブラシモータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のブラシモータから補助操舵トルクを得ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images