JP5062236B2 - 電動パワーステアリング装置用モータ - Google Patents

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この発明は、車両のハンドルの操作力をアシストする、ブラシを備えた電動パワーステアリング装置用モータに関するものである。
従来の電動パワーステアリング装置用モータにおいては、ブラシと整流子の摺接面をブラシの軸方向の片側1箇所とすることで、ブラシと整流子の接触面積を小さくして、ブラシと整流子の摺動に伴う摺動音を低減させるものがあった。
上記摺接面を片側1箇所にすると、ブラシがブラシホルダ内で傾くことがあり、これによって生じるスティックスリップ現象によって耳障りな異常音(キーキー音とも呼ばれる)が発生することがあった。
上記異常音を抑制するために、ブラシにテーパ面を設けてスティックスリップ現象を抑制するものがあった(例えば、特許文献1参照)。
また、従来の電動パワーステアリング装置用モータにおいては、弾性体を介してハウジングに支持されたブラシホルダの偏位を防止し、騒音を低減するとともに、ブラシホルダのゴムマウントの効果をより向上させるものがあった。
そして、弾性部材には、ブラシホルダの底面と当接し、ブラシホルダの傾きを防ぐ支え部を設けたものがあった。
このものは、ブラシと整流子の摺接面は、軸方向の両端2箇所のものであった(例えば、特許文献2参照)。
特開2008−245443号公報(段落[0006]、[0007])、[0013]、図2、図3) 特開2000−324766号公報(段落[0010]、[0033]、図1、図5、図7、図8、図11)
特許文献1のものは、ブラシの摺接面を軸方向の片側1箇所として摺動音を低減し、該ブラシにテーパ面を設けてキーキー音を抑制しようとするものであるが、近年の車両の静音化等に伴い、電動パワーステアリング装置用モータには更なる静音化が求められており、必ずしも充分であるとはいえないものであった。
特許文献2のものは、ブラシホルダをゴムマウントするなどして、更なる静音化を図ったものではあるが、更により厳しい静音化が求められることがあった。
特許文献2のものは、ブラシホルダをゴムマウントしてブラシの摺動音を効果的に低減し、また、上記キーキー音についても低減されたものではあるが、
引用文献2のブラシの摺接面は、軸方向の両端2箇所のものであり、これを片側1箇所として低騒音化を図るような場合には、車両おける比較的走行距離が少ない時点において、極稀にキーキー音が発生することがあり、ブラシの摺動音とキーキー音の両者の低減について、より高いレベルで両立させることが求められていた。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ブラシの摺動音とキーキー音とを共に低減することができる電動パワーステアリング装置用モータを得ることを目的とするものである。
この発明に係る電動パワーステアリング装置用モータにおいては、ブラシホルダベースのねじ部に配設された弾性体を介して、該ブラシホルダベースがねじによって軸方向に固定されるハウジングと、
このハウジングとブラシホルダベースとの軸方向の間で圧縮され、前記弾性体とは異なる位置に配設される弾性部材を備え、
ブラシは、整流子側の側面に該ブラシの軸方向の一端に形成された摺接面を有し、該摺接面から該ブラシの軸方向の他端に向かって、前記整流子の外周面から漸次離間する除肉部を備えるとともに
前記ブラシホルダベース又は前記ハウジングには、両者間が軸方向に接近する方向に突出した突出部を有し、
性部材は、ねじをハウジングに締め付けることにより、前記突出部によって軸方向に圧縮される圧縮部を備えたものである。

この発明によれば、ブラシの摺動音とキーキー音が共に低減された電動パワーステアリング装置用モータを得ることができる。
この発明の実施の形態1の要部拡大図である。 この発明の実施の形態1の電動パワーステアリング装置用モータの断面図である。 この発明の実施の形態1のねじ部の要部拡大図である。 この発明の実施の形態1のハウジングにブラシホルダベースを組付けた正面図である。 この発明の実施の形態1のハウジングの正面図である。 この発明の実施の形態1の弾性部材の正面図およびその左右側面図である。 この発明の実施の形態1の圧縮部の要部拡大図である。 この発明の実施の形態1の圧縮荷重と摺動音の測定データに基づく説明図である。
実施の形態1.
実施の形態1を図1〜図8に基づいて説明する。なお、各図において同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
図1は、図2に示す電動パワーステアリング装置用のモータの断面図におけるA部の要部拡大図、図3は図2におけるB部の要部拡大図である。図4は、図2におけるハウジングにブラシホルダベースを組付けた正面図、図5は、ハウジング単体の正面図である。図6は、弾性部材単体を示す図であって、(a)は左側面図、(b)は正面図、(c)は右側面図である。図7は、圧縮部の要部拡大図である。図8は、圧縮荷重と摺動音の関係を示す測定データに基づく説明図である。なお、図2は、電動パワーステアリング装置用モータを、図4におけるX−Xの位置で断面したものであり、図7は、圧縮部付近を図5におけるY−Yの位置で断面したものである。
図において、電動パワーステアリング装置用モータ1は、有底円筒状のヨーク2の内周面に固定された複数の永久磁石3を有し、ヨーク2の開口側には、ヨーク2と嵌合し当接するハウジング4が、取付ねじ5によって固定されている。
回転子をなすアマチュア6は、シャフト7に固定されたコア8および整流子9を有し、コア8には巻線10が巻回されて、整流子9の外周に配設された複数の整流子片11に接続されている。
シャフト7は、第1の軸受12および第2の軸受13によって回転自在に支持されている。
整流子9の外周に配設された整流子片11は、隣接する整流子片11との周方向(回転方向)の間に溝(アンダーカット)を備えている。
整流子片11の外周には、スプリング14の弾性力によって軸心方向に押圧され、整流子片11の外周表面に摺接される複数のブラシ15を備えている。
ブラシ15は、銅合金からなる板材で箱状に形成され、整流子9の側の1面が開口したブラシホルダ16の内面に摺動可能に収容されている。
ブラシホルダ16は、樹脂で形成されたブラシホルダベース17に固定され、ブラシホルダ16の内面にブラシ15およびスプリング14が収納されている。
ブラシホルダベース17は、ハウジング4と軸方向で対向する円板状の部分を有し、その外周縁部にブラシ15側に延びた円環状の淵部が一体に設けられた形状となっている。
ブラシホルダベース17の円板状部分には、ブラシ15への通電回路をなす銅合金の板材で形成されたプレート18がインサート成型されており、ブラシ15から軸方向に導出された撚り線からなるピグテール19の先端部が、プレート18に接続されている。
ブラシホルダベース17に形成されたねじ部20に配設される弾性体21を介して、ブラシホルダベース17は、ねじ22によって、ハウジング4の座面32に対して軸方向から固定される。
ゴム材からなる弾性体21は、円筒部の両端外周に略円板状の淵部を備えたような形状であり、ブラシホルダベース17の外周がU字状に除肉されたねじ部20に、前記円筒部の外周面が挿入されている。
ねじ22の外周と弾性体21の内周面との間には、鉄系材料からなる円筒状のブッシュ23が配設されており、ブッシュ23の軸方向の寸法によって、弾性体21の軸方向の圧縮量を規定している。ブラシホルダベース17のねじ部20が、軸方向の両側から弾性体21の淵部によって挟まれて、ブラシホルダベース17は、ハウジング4の座面32に対してゴムマウントされている。ブッシュ23の内周面とねじ22の外周の間には、ねじ22を挿入するための組付上の隙間が設けられている。
ブラシホルダベース17のねじ部20は、シャフト7の軸心に対して径方向に対向する2箇所に配設されており、ブラシホルダベース17は弾性体21を介し、2本のねじ22によってハウジング4の座面32に固定されている。
ブラシ15は、整流子9の側の側面にブラシ15の軸方向の一端に形成された摺接面24を有し、摺接面24からブラシ15の軸方向の他端に向かって、整流子9の外周面から漸次離間する除肉部25を備えている。
ブラシ15の軸方向の一端に形成された摺接面24は、ハウジング4の側(突出部28の側)に配設されており、摺接面24が整流子片11の外周表面に摺接している。
ブラシ15は、ブラシホルダ16の内面との間に、軸方向に例えば0.2(mm)の隙間を有して配設されている。
また、ブラシ15から軸方向に導出されるピグテール19は、摺接面24の側とは反対側の、反ハウジング側(除肉部25の側)に導出されている
ハウジング4とブラシホルダベース17との軸方向の間であって、弾性体21とは異なる位置に弾性部材26が配設されており、ゴム材からなる弾性部材26は、ハウジング4とブラシホルダベース17との軸方向の間で圧縮されている。
弾性部材26は、ねじ22をハウジング4に締め付けることによって、ゴム材が軸方向に圧縮される圧縮部27を備えており、弾性部材26を備えない場合のブラシホルダベースの組付けと同様の組付けによって、圧縮部27を容易に設けることができる。
圧縮部27における弾性部材26の軸方向の圧縮率は、例えば50(%)程度であり、軸方向寸法(厚さ)が比較的小さい弾性部材26は、軸方向に圧縮されて半分程度の寸法になっている。
ブラシホルダベース17は、径方向に対向した2箇所のねじ部20を有し、ねじ部20の周方向の間(即ち2箇所)の中央付近に、1箇所あたり2個ずつ、合計4個所の圧縮部27が配設されている。
ブラシホルダベース17には、ハウジング4と軸方向に接近する方向に突出した4個の円柱状の突出部28を備え、突出部28は、ブラシホルダベース17と一体に成型され、直径が3.5(mm)程度で形成されている。
ねじ22をハウジング4に締め付けることにより、圧縮部27は、突出部28によって集中して軸方向に圧縮され、ねじ22の締め付けトルクの増加も少ない。
突出部28の端面28aは、ハウジング4と対向し、軸心に対して直角な平面で形成されており、圧縮部27は、該平面によって軸方向に圧縮されている。
ハウジング4には、ブラシホルダベース17と軸方向で対向する側の面であって、突出部28に対向した位置に軸方向に窪んだ合計4箇所の凹部29を備え、夫々の凹部29に弾性部材26の圧縮部27が配設されている。
凹部29の内径と突出部28の外径とが、軸方向において重なる部分における径方向の隙間Gには、径方向に圧縮される(径方向のシメシロを有している)ゴム材からなる弾性部材26が配設されており、
弾性部材26は、円柱状の突出部28の端面28aおよび側面28bを覆うように、キャップ形状で一体に形成されている。
図6に記載のように、2箇所に配設されるキャップ形状の部分を一体化する板状部分26aによって、1個の弾性部材26として形成されている。
図7に記載のように、板状部分26aは、ハウジング4とブラシホルダベース17との軸方向の間において、軸方向に隙間gを有している。
このように構成された電動パワーステアリング装置用モータ1は、図示しない制御装置によって制御され、該制御装置と接続されるリード線30の先端部がモータ内部に導入されており、リード線30の先端部が接続されるプレート18、プレート18に接続されるピグテール19、ピグテール19が接続されるブラシ15、ブラシ15が摺接する整流子片11を経て、回転子であるアマチュア6の巻線10に通電されて、アマチュア6と永久磁石3との電磁作用によってシャフト7は回転力を発生する。
この電動パワーステアリング装置用モータ1は、ハウジング4を介して車両側の減速ギヤハウジング等に装着され、シャフト7の先端部に圧入固定されたカップリング31を介して、前記回転力が車両側に伝達されて、車両のハンドルの操作力をアシストすることができる。
前述の特許文献2には支え部83が記載されているが、その図8の記載からも明らかなように、支え部83は、ハウジング16とブラシホルダ14の軸方向の間に配設された弾性部材81の板状部分の片側端面と一体に、小さく半球状に盛り上げられて形成されたもので、半球状の支え部83は軸方向に圧縮されて変形したような形状のものではなかった。
これは、引用文献2のものは、ゴムマウントの効果をより向上させるために、支え部83はブラシホルダ14の底面に当接する程度(シメシロは0.15(mm)程度)に構成して、それによってブラシホルダ14の傾きを防ぐような技術思想のもので、従って、支え部83は、弾性部材81に積極的にシメシロを与えて圧縮し、その圧縮部によってブラシホルダ14の傾きを防止するようなものではなかった。
支え部83の部分の弾性部材81の軸方向の圧縮率も7(%)程度と小さいものであり、支え部83に作用する圧縮荷重も、0.8(N)程度のものであって、引用文献2のものは、上記記載の圧縮部27を備えたようなものではなかった。
また、突出部82とハウジング16が対向する部分には軸方向の隙間を有し、圧縮部27を備えたものではなく、ブラシホルダ14は、上記支え部83によって軽度に支えられているものであった。
このような引用文献2のものを、ブラシの摺接面を軸方向の片側1箇所とした場合には、ブラシの摺動音を更に低減できるものの、極稀にキーキー音が発生するものがあった。 このキーキー音の発生について調査検討した結果、この発明に記載の知見を得ることができた。
引用文献2のブラシ13の摺接面は、軸方向の両端2箇所のものであり、ブラシ13は軸方向には倒れにくいものであるが、このものにおいてキーキー音が発生した場合には、ブラシホルダ16が、ブラシホルダ16の共振周波数によって、周方向に振動する成分が大きくなるものであった。
これに対して、引用文献2のブラシの摺接面を軸方向の片側1箇所とした場合のキーキー音の発生時においては、ブラシホルダ16が配設されているブラシホルダベース17全体が、ブラシホルダベース17全体の共振周波数によって、軸方向に振動する成分が大きいものであり、振動する部位、振動周波数および振動方向が異なったものとなっていた。
しかも、摺接面を軸方向の片側1箇所とした場合に発生するキーキー音は、複数のブラシホルダ16の内の何れかの個所でキーキー音が発生している場合でも、ブラシホルダベース17を押さえることで、そのキーキー音を抑制できるものであった。
引用文献2に記載の支え部83では、摺接面を軸方向の片側1箇所とした場合のキーキー音を充分に抑制することができないものであり、支え部83の部分の弾性部材81の軸方向の圧縮率を12(%)程度に増加させた場合においても、大きな効果は見られず、突出部82とハウジング16が対向する部分に鉄板を介在させた場合には、前記キーキー音を抑制することができたものの、鉄板を介在させたことにより、ブラシホルダベース17のゴムマウントの効果が減少して、ブラシの摺動音が増加するものであり、ブラシの摺動音とキーキー音の両者の低減について、高いレベルで両立させることができないものであった。
図8は、電動パワーステアリング装置用モータ1の組立完了時に圧縮部27(4箇所)に作用する圧縮荷重(N)と、該モータの回転時におけるブラシの摺動音(dB)との関係を示す測定データであって、圧縮荷重の増加に伴って摺動音は僅かに増加傾向であることを示している。
図8における圧縮荷重が30(N)未満の領域においてはキーキー音が発生することがあり、圧縮荷重が30(N)以上においてはキーキー音の発生はなかった。
圧縮荷重が30(N)以上の領域において、摺動音とキーキー音を共に低減することができる。
また、圧縮荷重が130(N)を超える領域においては、キーキー音の発生はないものの、ゴムマウントによる摺動音の低減効果が減少するため、摺動音とキーキー音の両者の低減をより高いレベルで両立させるためには、圧縮荷重は130(N)以下に構成すると良い。
寸法等のばらつきや劣化を考慮すると、好ましくは圧縮荷重は40(N)以上とし、また、上限は90(N)以下とすることが望ましい。
このように、圧縮部27は、ブラシ15の摺接面24を軸方向の片側1箇所とした場合おけるブラシホルダベース17の軸方向の傾きを防止して、キーキー音の発生を抑制するとともに、ブラシホルダベース17が振動(共振)すること自体を抑制できるもので、ブラシの摺動音とキーキー音の両者の低減を高いレベルで両立できるものである。
上記のように、突出部82とハウジング16の対向部に鉄板を介在させた場合や、突出部82を直にハウジング16に当接させた場合には摺動音が増加するもので、弾性部材26が軸方向に圧縮された圧縮部27を備える必要があるものである。
なお、上記実施の形態では、突出部28はブラシホルダベース17の側に設けたが、ハウジング4の側に設けても良い。
また、凹部29は、ハウジング4の側に設けたがブラシホルダベース17の側に設けても良い。
シャフト7に固定された整流子9と、整流子9の外周表面にスプリング14の弾性力により摺接される複数のブラシ15と、複数のブラシ15を摺動可能に収容するブラシホルダ16を備えたブラシホルダベース17と、ブラシホルダベース17のねじ部20に配設された弾性体21を介して、ブラシホルダベース17がねじ22によって軸方向に固定されるハウジング4と、ハウジング4とブラシホルダベース17との軸方向の間で圧縮され、弾性体21とは異なる位置に配設される弾性部材26とを備えた電動パワーステアリング装置用モータ1であって、ブラシ15は、整流子9側の側面にブラシ15の軸方向の一端に形成された摺接面24を有し、摺接面24からブラシ15の軸方向の他端に向かって、整流子9の外周面から漸次離間する除肉部25を備え、弾性部材26は、ねじ22をハウジング4に締め付けることによって軸方向に圧縮される圧縮部27を備えているので、
圧縮部27を容易に構成でき、ブラシホルダベース17の軸方向の傾きが防止されるとともに、ブラシホルダベース17の振動が抑制されて、ブラシ15の摺動音とキーキー音が共に低減された電動パワーステアリング装置用モータ1を得ることができる。
ブラシ15の軸方向の一端に形成された摺接面24は、ハウジング4側に配設されており、ブラシ15から軸方向に導出されるピグテール19は、反ハウジング側に導出されているので、ピグテール19と摺接面24が共に反ハウジング側のものと比べて、ブラシ15の製造コストは増加するものの、ピグテール19の導出部から摺接面24まで寸法が大きくなり、ブラシ15が柔軟に摺動できて、摺動音とキーキー音を更に低減することができる。
ブラシホルダベース17のねじ部20は、シャフト7の軸心に対して径方向に対向する2箇所に配設されているので、ゴムマウント部分の部品点数やねじ加工工数などを削減できるとともに、ねじ部20が2箇所であっても、圧縮部27を設けたことによって、摺動音とキーキー音を共に低減することができる。
圧縮部27は、ブラシホルダベース17の複数のねじ部20の周方向の間に、複数個所配設されているので、ブラシホルダベース17の軸方向の傾き防止およびブラシホルダベース17の軸方向の振動がより確実に抑制される。
圧縮部27は、ねじ部20の周方向の間の中央付近に設けることで、より効果的に構成できる。
ブラシホルダベース17又はハウジング4には、両者間が軸方向に接近する方向に突出した突出部28を有し、ねじ22をハウジング4に締め付けることにより、突出部28によって圧縮部27が軸方向に圧縮される構成であるので、突出部28で定まる面積によって確実に圧縮部27を構成することができて、摺動音やキーキー音のばらつきが低減された装置を得ることができる。
突出部28の端面28aは、ブラシホルダベース17又はハウジング4と対向し、軸心に対して直角な平面で形成されているので、該平面によって弾性部材26が軸方向に確実に圧縮される圧縮部27とでき、ブラシホルダベース17の傾きも確実に抑制されて、摺動音やキーキー音のばらつきが低減された装置を得ることができる。
ブラシホルダベース17は、樹脂で形成され、突出部28が一体に形成されているので、ブラシホルダベース17の軸方向の傾き防止およびブラシホルダベース17の軸方向の振動(共振)をより確実に抑制することができるとともに、部品点数も削減できる。
ブラシホルダベース17又はハウジング4には、両者が軸方向で対向する側の面に、軸方向に窪んだ凹部29を備え、凹部29に弾性部材26の圧縮部27が配設されているので、凹部29に配設される弾性部材26が脱落せず、また組付け性も向上する。
凹部29と突出部28とが軸方向において重なる部分の径方向の隙間には、径方向に圧縮される弾性部材26が配設されているので、ブッシュ23の内周面とねじ22の外周の間の組付上の隙間によるブラシホルダベース17の軸心に対する径方向および周方向の位置ずれが矯正され、ブラシ15が軸心に向かって摺接され摺動音やキーキー音が低減できるとともに、モータの左右回転における性能差も低減できる。
弾性部材26は、突出部28の端面28aおよび側面28bを覆うキャップ形状で一体に形成されているので、ブラシホルダベース17の径方向および周方向の位置ずれを1つの弾性部材26で構成できるとともに、弾性部材26の脱落が防止され、組付け性も良い。
圧縮部27に作用する圧縮荷重は、30(N)以上であるので、ブラシホルダベース17の軸方向の傾き防止およびブラシホルダベース17の振動を確実に抑制することができる。
更に、圧縮荷重は130(N)以下に構成することで、摺動音とキーキー音の両者の低減をより高いレベルで両立させることができる。
この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なものである。
1 電動パワーステアリング装置用モータ、 4 ハウジング、 7 シャフト、 9 整流子、 14 スプリング、 15 ブラシ、 16 ブラシホルダ、 17 ブラシホルダベース、 19 ピグテール、 20 ねじ部、 21 弾性体、 22 ねじ、 24 摺接面、 25 除肉部、 26 弾性部材、 27 圧縮部、 28 突出部、 29 凹部。

Claims (10)

  1. シャフトに固定された整流子と、
    この整流子の外周表面にスプリングの弾性力により摺接される複数のブラシと、
    この複数のブラシを摺動可能に収容するブラシホルダを備えたブラシホルダベースと、
    このブラシホルダベースのねじ部に配設された弾性体を介して、該ブラシホルダベースがねじによって軸方向に固定されるハウジングと、
    このハウジングと前記ブラシホルダベースとの軸方向の間で圧縮され、前記弾性体とは異なる位置に配設される弾性部材とを備えた電動パワーステアリング装置用モータであって、
    前記ブラシは、前記整流子側の側面に該ブラシの軸方向の一端に形成された摺接面を有し、該摺接面から該ブラシの軸方向の他端に向かって、前記整流子の外周面から漸次離間する除肉部を備え
    前記ブラシホルダベース又は前記ハウジングには、両者間が軸方向に接近する方向に突出した突出部を有し、
    記弾性部材は、前記ねじを前記ハウジングに締め付けることにより、前記突出部によって軸方向に圧縮される圧縮部を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置用モータ。
  2. ブラシの軸方向の一端に形成された摺接面は、ハウジング側に配設されており、前記ブラシから軸方向に導出されるピグテールは、反ハウジング側に導出されていることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  3. ブラシホルダベースのねじ部は、シャフトの軸心に対して径方向に対向する2箇所に配設されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  4. 圧縮部は、ブラシホルダベースの複数のねじ部の周方向の間に、複数個所配設されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  5. 突出部の端面は、ブラシホルダベース又はハウジングと対向し、軸心に対して直角な平面で形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  6. ブラシホルダベースは、樹脂で形成され、突出部が一体に形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  7. ブラシホルダベース又はハウジングには、両者が軸方向で対向する側の面に、軸方向に窪んだ凹部を備え、該凹部に弾性部材の圧縮部が配設されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  8. 凹部と突出部とが軸方向において重なる部分の径方向の隙間には、径方向に圧縮される弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  9. 弾性部材は、突出部の端面および側面を覆うキャップ形状で一体に形成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
  10. 圧縮部に作用する圧縮荷重は、30N以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置用モータ。
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