JP4499458B2 - 電動モータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置等に用いて好適な電動モータの製造方法に関する。

電動モータとして、特許文献１に記載の如く、モータケースにブラシホルダを結合し、モータケースとブラシホルダに回転軸を支持し、回転軸にコンミテータを設けるとともに、ブラシホルダのホルダ面上に、ブラシを保持するブラシ保持部と、ブラシに接続されたピグテールを保持するピグテール保持部を有し、ブラシに接続されたピグテールをブラシ保持部の切欠溝内に通し、ブラシ保持部に保持したブラシをコンミテータに接触させてなるものがある。

特許文献１の電動モータでは、ブラシ上面にピグテールの接続根元部が引き出される大径のボスを備え、ブラシ保持部の上面にブラシ挿入口側から切欠いたピグテール導入用切欠溝に、ブラシ上面のボスを配置する。ピグテールがピグテール導入用切欠溝に干渉し、ピグテールが該切欠溝のバリエッジに引っかかる等を防止することにより、ピグテールのほつれ、断線を回避しようとするものである。
特開平11-299184

特許文献１の電動モータには以下の問題点がある。
(1)ブラシ保持部の上面に、ピグテールより大径のボスを配置可能にする切欠溝を切欠くものであり、ブラシ保持部の剛性を低下させるおそれがある。ブラシ保持部の剛性を確保するためには、ブラシ保持部を大型化し、ひいてはブラシも大型化する必要がある。

(2)ブラシ保持部に設けた切欠溝の寸法と、ボスの寸法のバラツキにより、ボスが切欠溝に接触してしまうおそれがある。ブラシがブラシスプリングにより付勢されても、ブラシ保持部から抵抗なくコンミテータの側に突き出ることができず、ブラシとコンミテータの接触圧を安定維持できない。

本発明の課題は、ブラシ保持部を大型化することなく、ピグテールとブラシ保持部の切欠溝との干渉を防止し、ブラシとコンミテータの接触圧を安定維持し、電動モータの作動の確実を図ることにある。

請求項１の発明は、モータケースにブラシホルダを結合し、モータケースとブラシホルダに回転軸を支持し、回転軸にコンミテータを設けるとともに、ブラシホルダのホルダ面上に、ブラシを保持するブラシ保持部と、ブラシに接続されたピグテールを保持するピグテール保持部を有し、ブラシに接続されたピグテールをブラシ保持部の切欠溝内に通し、ブラシ保持部に保持したブラシをコンミテータに圧接させてなる電動モータの製造方法において、ピグテール保持部からホルダ面に対する垂直上方に立ち上げたピグテールをブラシ保持部の側に折り返し、ピグテールのこの折り返し部を成形治具の円弧面に巻き付けて半円弧状に曲げ成形してなるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ブラシ保持部のブラシ挿入口から、該ブラシ挿入口へのブラシ挿入方向と略直交する方向に延びる線上に、前記ピグテール保持部を配置したものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記成形治具が半周以上に及ぶ略円弧断面をもつ棒状体からなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)ブラシ保持部に挿入されたブラシに接続されるピグテールが、半円弧状に曲げ成形された折り返し部からブラシの上面に向かう接線方向に延び、ピグテールのブラシに対する接続根元部はブラシの上面に対して略垂直交差状をなす。これにより、ピグテールがブラシの中心線に対して斜交する外力を及ぼすことがなく、ブラシはブラシ保持部に捩れて傾くことなく安定支持される。ブラシはブラシスプリングの付勢力により、ブラシ保持部から抵抗なくコンミテータの側に突き出され、ブラシとコンミテータの接触圧を安定維持する。

(b)ピグテールのブラシに対する接続根元部が上述(a)により、ブラシの上面に対して垂直交差状をなすから、ピグテールの接続根元部はブラシ保持部の切欠溝に干渉することなくブラシの上面に接続される。これにより、傾きによるピグテールの接続根元部が切欠溝のバリエッジに引っかかる等がなく、結果としてピグテールのほつれ、断線を生じないし、ブラシがブラシスプリングの付勢力によりブラシ保持部から突き出ることの抵抗を最小に抑え、ブラシとコンミテータの接触圧を安定維持する。

(c)ブラシ保持部の切欠溝はピグテールの外径に干渉しない程度の小寸法を具備すれば足り、ブラシ保持部は剛性を低下しないし、剛性確保のために大型化する必要もない。

（請求項２）
(d)ピグテールの折り返し部を、ピグテール保持部とブラシ保持部の間で、ブラシ保持部におけるブラシ挿入方向に略直交する平面上に設ける。これにより、ピグテールの折り返し部は、ブラシ保持部に挿入されたブラシに無理な外力を及ぼすことがなく、ブラシスプリングの付勢力による、ブラシとコンミテータの接触圧を安定維持する。

（請求項３）
(e)半周以上に及ぶ略円弧断面をもつ簡素な棒状成形治具の採用により、上述(a)〜(d)を簡易に実現できる。尚、棒状成形治具は中心軸を、ブラシ保持部におけるブラシ挿入方向に平行に配置して用いるのが良い。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図、図５は図４のV−V線に沿う断面図、図６はピグテールの折り返し工程を示し、（Ａ）は折り返し前のピグテールを示す正面図、（Ｂ）はピグテールの立ち上げ過程を（Ａ）のＢ−Ｂ方向から視た側面図、（Ｃ）はピグテールの曲げ成形過程を（Ａ）のＣ−Ｃ方向から視た側面図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６をギヤハウジング１１に左右動可能に支持している。ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤハウジング１１に支持される。ラック軸１６は、一端をラックガイド１８Ａに、他端を軸受１８Ｂに摺動自在に支持される。そして、ラック軸１６の中間部には左右のタイロッド１９Ａ、１９Ｂが連結される。

ギヤハウジング１１には、図３に示す如く、電動モータ３０のモータケース３１が固定され、電動モータ３０の回転軸３２にはトルクリミッタ２０を介してアシスト軸２１が結合され、アシスト軸２１はボールベアリング等の軸受２１Ａ、２１Ｂによりギヤハウジング１１に両端支持されている。そして、アシスト軸２１の中間部にウォームギヤ２２を一体に備え、このウォームギヤ２２に噛合うウォームホイール２３をピニオン軸１４の中間部に固定してある。電動モータ３０の発生トルクは、ウォームギヤ２２とウォームホイール２３の噛合い、ピニオン１５とラック１６Ａの噛合いを介してラック軸１６に操舵アシスト力となって付与され、運転者がステアリング軸１２に付与する操舵力をアシストする。

トルクリミッタ２０は、電動モータ３０の回転軸３２に結合される接続体２０Ａと、アシスト軸２１に結合される接続体２０Ｂとを含む摩擦板式トルクリミッタである。電動パワーステアリング装置１０の通常使用されるトルク（リミットトルクより小なるトルク）では、トルクリミッタ２０の摩擦力により回転軸３２とアシスト軸２１を滑りなく結合し続け、他方、タイヤが操舵中に縁石に乗り上げる等により、ラック軸１６のストロークが急停止せしめられたときの電動モータ３０の慣性トルクがトルクリミッタ２０の摩擦力を越える衝撃トルク（リミットトルク以上のトルク）に対しては、回転軸３２をアシスト軸２１に対してスリップさせ、電動モータ３０のトルクをアシスト軸２１の側に伝達させないように機能する。

また、アシスト軸２１はハウジング１１に対し、軸方向の双方向に弾性支持され、電動パワーステアリング装置１０の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸２１に作用する過大推力を吸収可能とする。具体的には、アシスト軸２１のための軸受２１Ａ、２１Ｂの外輪をギヤハウジング１１に固定し、アシスト軸２１を軸受２１Ａ、２１Ｂの内輪に隙間嵌めする。そして、アシスト軸２１にフランジ２５、２６を設け、フランジ２５と軸受２１Ａの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ａを、フランジ２６と軸受２１Ｂの内輪との間に予圧縮された弾性変形具２７Ｂを介装する。即ち、弾性変形具２７Ａ、２７Ｂは、アシスト軸２１への装填状態で、一定の予圧縮量（一定の衝撃緩和性能）をもって組込まれ、結果としてアシスト軸２１を軸方向の双方向に弾性支持する。

ここで、電動モータ３０は以下の如くに構成される。
電動モータ３０は、図３〜図５に示す如く、モータケース３１とブラシホルダ３３がボルト３４でギヤハウジング１１に固定され、回転軸３２をモータケース３１とブラシホルダ３３のそれぞれに設けたボールベアリング等からなる軸受３１Ａ、３１Ｂで支持している。

そして、電動モータ３０は、固定子３５を有する。固定子３５は、モータケース３１を構成する鉄等の磁性材料により形成される筒状のヨーク３６と、ヨーク３６の内周の周方向複数位置にマグネット収容区画３７Ａを形成する絶縁性樹脂材料により形成された筒状体からなるマグネットホルダ３７と、マグネットホルダ３７のマグネット収容区画３７Ａに収容されて位置決め保持されるマグネット３８と、マグネットホルダ３７に位置決め保持されたマグネット３８の内側に圧入される非磁性材料の極薄板により成形されたマグネットカバーとからなる。

また、電動モータ３０は、固定子３５の内側に挿入されて回転軸３２に固定される回転子４１を有する。回転子４１は、回転軸３２の外周に設けられるアマチュアコア４２とコンミテータ４３とからなる。

また、電動モータ３０は、ブラシホルダ３３に保持され、回転子４１のコンミテータ４３に接触せしめられるブラシ４４を有する。ブラシ４４は、ピグテール（リード線）４５の一端が接続され、このピグテール４５の他端にターミナル４６が接続される。ブラシホルダ３３は給電コネクタ４７を一体に有し、給電コネクタ４７にターミナル挿入孔４８を備える。ブラシ４４に接続された上述のターミナル４６はターミナル挿入孔４８に挿入されて固定化される。

電動モータ３０は、給電コネクタ４７に相手コネクタ（不図示）を取付けることにより、相手コネクタの給電端子をターミナル４６に嵌合する等の状態で接続し、ブラシ４４に給電可能にする。電動モータ３０は、ブラシ４４から回転子４１のコンミテータ４３を経てアマチュアコア４２に給電されると、アマチュアコア４２の磁力線が固定子３５のマグネット３８で発生している磁界を切ることにより、回転子４１が回転する。

しかるに、ブラシホルダ３３は、給電コネクタ４７を一体成形した、絶縁性プラスチック材料からなる射出成形体である。ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側にヨーク３６（モータケース３１）をＯリング５１Ａを伴なってインロー結合するとともに、短円筒体５１の他端側にギヤハウジング１１をＯリング５１Ｂを伴なってインロー結合し、ヨーク３６とギヤハウジング１１の間に挟持され、ボルト３４によりヨーク３６とブラシホルダ３３とギヤハウジング１１の３者を同軸結合可能とする。

ブラシホルダ３３は、短円筒体５１の一端側の周方向特定位置（本実施形態では２位置）に係合凹部５２を形成し、マグネットホルダ３７の一方の端面にて外周に沿って設けた円弧状の係合凸部３７Ｂをこの係合凹部５２に係合させることにより、マグネットホルダ３７が位置決めする固定子３５のマグネット３８に対する、ブラシホルダ３３が保持するブラシ４４の位置ずれをなくし、電動モータ３０の回転性能が正転方向と逆転方向で異なるものになることを回避する。

ブラシホルダ３３は、ヨーク３６の内部とギヤハウジング１１の内部とを仕切る仕切壁５３を短円筒体５１の内部に設け、この仕切壁５３の中央部に、回転軸３２のためのボールベアリング等からなる前述の軸受３１Ｂを一体にインサート成形して備える。

ブラシホルダ３３は、仕切壁５３のコンミテータ４３に臨む端面をホルダ面５３Ａとし、このホルダ面５３Ａ上の周方向複数位置（例えば左右２位置）にブラシ保持部５４を設け、各ブラシ保持部５４は左右のブラシ４４のそれぞれをブラシ挿入口５５Ａからスライド可能に挿入するための貫通孔５５を形成したケース体５７を有する。貫通孔５５はブラシ４４をブラシ挿入口５５Ａからコンミテータ４３の側にスライド突出可能に納めてこれを位置決め保持する。ブラシホルダ３３は、貫通孔５５に挿入したブラシ４４をバックアップ支持し、ブラシ４４を貫通孔５５のブラシ挿入口５５Ａから突出させてコンミテータ４３に押接せしめるブラシスプリング５６を付帯して備える。このとき、ブラシ４４に接続されたピグテール４５の接続根元部は、ブラシ保持部５４におけるケース体５７の上面にブラシ挿入口５５Ａの側から切欠いた切欠溝５７Ａ内に通すものとしている。

ブラシホルダ３３は、ホルダ面５３Ａ上の周方向複数箇所（例えば左右のブラシ４４のそれぞれに接続される左右２本のピグテール４５に対応する左右２箇所）に、ブラシ４４に接続されたピグテール４５を保持するピグテール保持部６０を有する。ピグテール保持部６０は、ホルダ面５３Ａに沿う横方向（左右方向）と、ホルダ面５３Ａに直交する縦方向（上下方向）の双方向でピグテール４５を保持する。

ピグテール保持部６０は、ホルダ面５３Ａに沿う横方向でピグテール４５を保持する横方向ピグテール保持部６１と、ホルダ面５３Ａに直交する縦方向でピグテール４５の略中間部を保持する縦方向ピグテール保持部６２とを有する。ピグテール保持部６１とピグテール保持部６２は互いに近接配置される。

横方向ピグテール保持部６１は、ピグテール４５を挿入可能にする凹状保持溝６１Ａを有し、保持溝６１Ａの上向き開口にピグテール４５の抜け止め部を備える。

縦方向ピグテール保持部６２は、ピグテール４５を挿入可能にする凹状保持溝６２Ａを有し、保持溝６２Ａの横向き開口（ブラシホルダ３３の中心軸側に臨む開口）（但し保持溝６２Ａはブラシホルダ３３の外周側に臨んで開口しても可）にピグテール４５の抜け止め部を備える。

ここで、ピグテール保持部６０は、ブラシ保持部５４のブラシ挿入口５５Ａから、ブラシ挿入口５５Ａへのブラシ挿入方向Ａと略直交する方向に延びる直線Ｌ上に配置される（図６（Ａ））。

そして、電動モータ３０にあっては、ピグテール４５とブラシ保持部５４の切欠溝５７Ａの溝エッジとの干渉を防止し、ブラシ４４とコンミテータ４３の接触圧を安定維持するため、ピグテール保持部６０とブラシ保持部５４の間のピグテール４５を以下の如くに配線する。

(1)ブラシホルダ３３のホルダ面５３Ａを正面視する状態で、図６（Ａ）に示す如く、ピグテール保持部６０の保持溝６１に挿入したピグテール４５をその挿入方向に延在し、ピグテール４５に接続されているブラシ４４のコンミテータ４３との接触面４４Ａを正面に配置する。

(2)上述(1)のブラシ４４及びピグテール４５を、図６（Ｂ）に示す如く、ピグテール保持部６０からホルダ面５３Ａに対する垂直上方に立ち上げる。

(3)上述(2)のピグテール４５を図６（Ｃ）に示す如く、ブラシ保持部５４の側にＵ字状に屈曲させて折り返し、ブラシ４４をブラシ保持部５４のブラシ挿入口５５Ａから貫通孔５５に挿入する。ブラシ４４に接続されているピグテール４５の接続根元部はブラシ保持部５４の切欠溝５７Ａに挿通される。

(4)ピグテール４５の上述(3)の折り返し部４５ＡのＵ字の内側に丸棒状成形治具７０を挿通し、折り返し部４５Ａを治具７０の円弧面に巻き付けて半円弧状に曲げ成形する。この治具７０の円弧面の曲率はピグテール保持部６０とブラシ保持部５４の切欠溝５７Ａとの配置距離により、図６（Ｃ）に示されたピグテール折り返しとなるような曲率に決められる。治具７０は、少なくとも半周以上に及ぶ円弧断面をもつ棒状体で構成することができ、該治具７０の中心軸をブラシ保持部５４におけるブラシ挿入方向Ａに平行に配置するのが良い。また、挿入方向における先端部側を連続的に小径として良い。

(5)回転軸３２をブラシホルダ３３に組込むに際しては、専用治具を用いてブラシ４４をコンミテータ４３から逃がし、ピグテール４５には触れない。また、回転軸３２をブラシホルダ３３に組込んだ後もピグテール４５には触れない。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)ブラシ保持部５４に挿入されたブラシ４４に接続されるピグテール４５が、半円弧状に曲げ成形された折り返し部４５Ａからブラシ４４の上面に向かう接線方向に延び、ピグテール４５のブラシ４４に対する接続根元部はブラシ４４の上面に対して略垂直交差状をなす。これにより、ピグテール４５がブラシ４４の中心線に対して斜交する外力を及ぼすことがなく、ブラシ４４はブラシ保持部５４に安定支持される。ブラシ４４はブラシスプリング５６の付勢力により、ブラシ保持部５４から抵抗なくコンミテータ４３の側に突き出され、ブラシ４４とコンミテータ４３の接触圧を安定維持する。

(b)ピグテール４５のブラシ４４に対する接続根元部が上述(a)により、ブラシ４４の上面に対して略垂直交差状をなすから、ピグテール４５の接続根元部はブラシ保持部５４の切欠溝５７Ａに干渉することなくブラシ４４の上面に接続される。これにより、ピグテール４５の接続根元部が切欠溝５７Ａのバリエッジに引っかかる等がなく、結果としてピグテール４５のほつれ、断線を生じないし、ブラシ４４がブラシスプリング５６の付勢力によりブラシ保持部５４から突き出ることの抵抗を生ずることもなく、ブラシ４４とコンミテータ４３の接触圧を安定維持する。

(c)ブラシ保持部５４の切欠溝５７Ａはピグテール４５の外径に干渉しない程度の小寸法を具備すれば足り、ブラシ保持部５４は剛性を低下しないし、剛性確保のために大型化する必要もない。

(d)ピグテール４５の折り返し部４５Ａを、ピグテール保持部６０とブラシ保持部５４の間で、ブラシ保持部５４におけるブラシ挿入方向Ａに略直交する平面上に設ける。これにより、必要最小の曲率半径でピグテール４５の折り返し部４５Ａを成形できるとともに、ブラシ保持部５４に挿入されたブラシ４４がピグテール側からの無理な外力により傾くことがなく、ブラシスプリング５６の付勢力による、ブラシ４４とコンミテータ４３の接触圧を安定維持する。

(e)半周以上に及ぶ円弧断面をもつ簡素な棒状成形治具７０の採用により、上述(a)〜(d)を簡易に実現できる。尚、棒状成形治具７０は中心軸を、ブラシ保持部５４におけるブラシ挿入方向Ａに平行に配置して用いるのが良い。

(f)電動パワーステアリング装置１０の電動モータ３０において、上述(a)〜(e)を実現できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図である。 図５は図４のV−V線に沿う断面図である。 図６はピグテールの折り返し工程を示し、（Ａ）は折り返し前のピグテールを示す正面図、（Ｂ）はピグテールの立ち上げ過程を（Ａ）のＢ−Ｂ方向から視た側面図、（Ｃ）はピグテールの曲げ成形過程を（Ａ）のＣ−Ｃ方向から視た側面図である。

符号の説明

３０ 電動モータ
３１ モータケース
３２ 回転軸
３３ ブラシホルダ
４３ コンミテータ
４４ ブラシ
４５ ピグテール
４５Ａ 折り返し部
５３ 仕切壁
５３Ａ ホルダ面
５４ ブラシ保持部
５５Ａ ブラシ挿入口
５７Ａ 切欠溝
６０ ピグテール保持部
７０ 成形治具

Claims (3)

1. モータケースにブラシホルダを結合し、モータケースとブラシホルダに回転軸を支持し、回転軸にコンミテータを設けるとともに、
   ブラシホルダのホルダ面上に、ブラシを保持するブラシ保持部と、ブラシに接続されたピグテールを保持するピグテール保持部を有し、
   ブラシに接続されたピグテールをブラシ保持部の切欠溝内に通し、ブラシ保持部に保持したブラシをコンミテータに圧接させてなる電動モータの製造方法において、
   ピグテール保持部からホルダ面に対する垂直上方に立ち上げたピグテールをブラシ保持部の側に折り返し、ピグテールのこの折り返し部を成形治具の円弧面に巻き付けて半円弧状に曲げ成形してなることを特徴とする電動モータの製造方法。
2. 前記ブラシ保持部のブラシ挿入口から、該ブラシ挿入口へのブラシ挿入方向と略直交する方向に延びる線上に、前記ピグテール保持部を配置した請求項１に記載の電動モータの製造方法。
3. 前記成形治具が半周以上に及ぶ略円弧断面をもつ棒状体からなる請求項１又は２に記載の電動モータの製造方法。

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