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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zusammenbauen
eines Motors mit einem Anker, der durch Eingriff von Bürsten mit einem
Kommutator des Ankers gedreht wird, und sie bezieht sich zudem auf
eine Bürstenhaltevorrichtung und
auf einen Motor, der selbige aufweist.
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Im
Allgemeinen hat ein Gleichstrommotor Bürsten und einen Kommutator,
bzw. einen Stromwender, um einen von außen zugeführten Gleichstrom mechanisch
zu wenden und diesen einem Anker zuzuführen. Jede Bürste ist
durch eine entsprechende Bürstenhaltevorrichtung
gestützt.
Die Bürste ist
derart zusammengebaut, dass die Bürste mit dem an dem Anker gesicherten
Kommutator in gleitfähigen
Eingriff kommt. Während
der Herstellung wird jede Bürstenhaltevorrichtung
vor der Installation des Ankers an ein Gehäuse des Motors gebaut. In der Bürstenhaltevorrichtung
ist die Bürste
vor der Installation des Ankers in einem Gehäuse des Motors temporär in einer
zurückgezogenen
Position in einem Bürstenhalter
gegen eine Vorspannkraft einer Feder gehalten. Dann, wenn der Anker
in dem Gehäuse des
Motors in einer vorbestimmten Position installiert ist, wird die
Bürste
von der zurückgezogenen
Position gelöst,
sodass die temporär
gehaltene Bürste
gegen den Kommutator gespannt wird, um mit dem Kommutator in gleitfähigen Eingriff
zu gelangen.
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Als
ein erstes Beispiel wurde die folgende Bürstenhaltevorrichtung vorgeschlagen,
um den vorstehend erwähnten
Zusammenbauvorgang zu ermöglichen.
Jede der Bürsten,
die durch die Federn vorgespannt werden, ist mit einer Außenumfangsfläche eines
Ringelements im Eingriff und ist temporär in einer zurückgezogenen
Position in einem Bürstenhalter
einer entsprechenden Bürstenhaltevorrichtung gehalten.
Nachdem jede Bürstenhaltevorrichtung
an ein Gehäuse
des Motors gebaut ist, wird der Anker an einer vorbestimmten Position
in dem Gehäuse des
Motors installiert. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ringelement durch
eine Endfläche
des an der distalen Endseite des Ankers gesicherten Kommutators nach
unten gedrückt.
Somit wird nun jede Bürste,
die mit der Außenumfangsfläche des
Ringelements in Eingriff war, anstelle des Eingriffs mit dem Ringelement
mit dem Kommutator in Eingriff gebracht.
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Als
ein zweites Beispiel wurde die folgende Bürstenhaltevorrichtung vorgeschlagen,
um den vorgenannten Zusammenbauvorgang zu ermöglichen. Ein Bürstenhalter
einer jeden Bürstenhaltevorrichtung,
die eine entsprechende Bürste
in einer Weise hält,
die ein Vorragen und ein Zurückziehen
der Bürste
bezüglich
des Bürstenhalters
erlaubt, ist mit einem zungenförmigen
Haken versehen, der sich zu einer Kommutatorseite erstreckt. Der
Haken hält
die Bewegung der Bürste
zurück,
die durch eine Feder in Richtung der Kommutatorseite vorgespannt
ist, um die Bürste
temporär
in einer zurückgezogenen
Position in dem Bürstenhalter
zu halten. Wenn der Anker in einer vorbestimmten Position in einem
Gehäuse
des Motors installiert wird, dann wird der zungenförmige Haken
derart gebogen, dass die temporär
gehaltene Bürste
gelöst
wird. Somit ragt die Bürste,
die in ihrer Bewegung in Richtung der Kommutatorseite durch den
Haken zurückgehalten
wurde (d. h., die daran gehindert wurde, von dem Bürstenhalter
vorzustehen), nun von dem Bürstenhalter
vor und kommt mit dem Kommutator in Eingriff.
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In
dem ersten Beispiel wird die zusätzliche Komponente,
d. h., das Ringelement, dazu verwendet, die Bürste zum Zeitpunkt des Zusammenbaus temporär zu halten,
was zu einer Zunahme von Herstellungskosten führt. Ferner muss der Motor
einen Raum zum Unterbringen des Ringelements haben, welches lediglich
zum temporären
Halten der Bürsten
verwendet wird.
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In
dem zweiten Beispiel wird die in dem Bürstenhalter temporär gehaltene
Bürste ähnlich wie
in dem ersten Beispiel durch das Einsetzen des Ankers gelöst. Somit
war der Entwurfsfreiheitsgrad hinsichtlich der Zusammenbauzeitgebung
des Ankers, einer Positionsbeziehung zwischen jeder Bürste und
dem Kommutator und dergleichen beschränkt. Außerdem kann dann, wenn die
Bürsten
nicht gleichzeitig mit dem Kommutator in Eingriff gelangen, die
Welle des Ankers durch die Vorspannkraft verschoben werden, die
die entsprechende Bürste
radial vorspannt. Somit konnte dies während des Zusammenbauens des
Ankers das Einsetzen des distalen Endes der Welle des Ankers in
ein entsprechendes Wellenaufnahmeloch stören. Überdies bewegt sich der Anker
kontinuierlich nach einem Zeitpunkt des Lösens der temporär gehaltenen
Bürsten.
In einem solchen Fall könnten
die gelösten
Bürsten
einen sich in Achsrichtung erstreckenden Kratzer an einer Oberfläche der
distalen Endseite des Kommutators des Ankers erzeugen. Da der Kommutator
während
des Betriebs des Motors mit den Bürsten in einer Umfangsrichtung
in Eingriff ist, kann der sich in Achsrichtung erstreckende Kratzer
eine reibungslose Stromwendung stören.
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Ein
weiterer Motor, der einen Kommutator und Bürsten aufweist, ist in der
US 4,209,723 offenbart,
die ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Motors gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 offenbart, und weist eine Federbaugruppe auf, die
federvorgespannten Bürsten
erlaubt, für
den Zweck des Zusammenbauens in einer zurückgezogenen Position gehalten
zu werden. In dem zurückgezogenen
Zustand werden die Bürsten
von der Seite durch die Federn gegen eine Führungswand gedrückt, um die
Bürsten
in einer zurückgezogenen
Position beizubehalten. Wenn die Kommutatoren unter den Bürsten ausgerichtet
wurden, können
die Bürsten
nach Innen gedrückt
werden, bis der Federendabschnitt mit dem Bürstenendabschnitt in Eingriff
gelangt, um die Bürsten
einwärts
in ihre mit dem Kommutator wirkende Position zu spannen. Dann wird
ein Metallblech um den Anker gewickelt und mittels in dem Metallblech ausgebildeter
Vorsprünge
und Vertiefungen geschlossen. Somit ist ein Gehäuse für den Motor bereitgestellt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zusammenbauleistung
eines Motors zu verbessern, der einen Anker, einen Kommutator und eine
Bürstenbaugruppe
aufweist, wobei die Bürsten zum
Einbauen des Ankers in ein Gehäuse
des Motors sich in einem zurückgezogenen
Zustand befinden, und wobei die Bürsten von dem zusammengezogenen
Zustand zu lösen
sind, nachdem der Anker in das Gehäuse eingebaut wurde, während ein
radialer Zugriff zu den Bürsten
verhindert ist.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Zusammenbauen eines
Motors mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Bürstenhaltevorrichtung mit den
Merkmalen von Anspruch 4 und einen Motor mit den Merkmalen von Anspruch
19 gelöst.
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Die
Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und Vorteilen am Besten aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden
Ansprüchen
und den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen:
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1 eine
Teilschnittansicht ist, die einen Aufbau einer Motoreinheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Draufsicht einer Drehzahlverringerungsgetriebebaugruppe der Motoreinheit
ist, die einen Aufbau einer Bürstenbasis
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 eine
teilweise vergrößerte Perspektivansicht
ist, die eine Bürstenhaltevorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4A eine
Draufsicht einer Bürste
gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist;
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4B eine
Seitenansicht der in 4A gezeigten Bürste ist;
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5 eine
schematisches Draufsicht ist, die eine Torsionsfeder der Bürstenhaltevorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6 eine
schematische Seitenansicht ist, die einen Weg zum Lösen der
festsitzenden Bürste gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
darlegt;
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7A eine
schematische Ansicht ist, die einen Zustand vor dem Lösen der
festsitzenden Bürste zeigt;
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7B eine
zu 7A ähnliche
schematische Ansicht ist, die einen Zustand während es Lösens der festsitzenden Bürste zeigt;
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7C eine
zu 7A und 7B ähnliche schematische
Ansicht ist, die einen Zustand nach dem Lösen der festsitzenden Bürste zeigt;
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8 eine
schematische Ansicht ist, die in dem in 7A gezeigten
Zustand vorhandene Kräfte zeigt;
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9 eine
schematische Ansicht ist, die eine Installationsbewegung eines Ankers
der Motoreinheit entlang seines Installationsweges gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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10A eine schematische Teildraufsicht ist, die
eine Modifikation des Ausführungsbeispiels zeigt;
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10B eine schematische Seitenansicht von 10A ist;
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11A eine Draufsicht einer in 10A und 10B gezeigten
Bürste
ist;
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11B eine Seitenansicht der in 11A gezeigten Bürste ist;
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12A eine Draufsicht ist, die eine Modifikation
der Bürste
zeigt;
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12B eine Seitenansicht der in 12A gezeigten Bürste ist;
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13A eine Draufsicht ist, die eine weitere Modifikation
der Bürste
zeigt;
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13B eine Seitenansicht der in 13A gezeigten Bürste ist;
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14 eine
Teildraufsicht ist, die eine weitere Modifikation des Ausführungsbeispiels
zeigt;
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15 eine
vergrößerte Perspektivansicht einer
in 14 gezeigten Bürstenfeder
ist;
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16 eine
Draufsicht ist, die eine weitere Modifikation der Bürste zeigt;
und
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17 eine
Draufsicht ist, die eine weitere Modifikation der Bürste zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 8 wird ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, das als eine Motoreinheit
(d. h., ein Motor oder eine dynamoelektrische Maschine) umgesetzt
wird, die in einem Fahrzeugwischersystem verwendet wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Motoreinheit 10 eine
Motorbaugruppe 11 und eine Drehzahlverringerungsgetriebebaugruppe 12.
Die Motorbaugruppe 11 ist ein Gleichstrommotor und hat
ein Motorgehäuse 13,
das einen Teil eines Gehäuses
der Motoreinheit 10 bildet. Feldmagneten 14 und
ein Anker 15 sind in dem Motorgehäuse 13 aufgenommen.
Der Anker 15 ist durch eine drehbare Welle 17 gestützt. Ein
Basisende 17a der drehbaren Welle 17 ist durch Lager 18, 28 drehbar
gestützt,
die innerhalb des Motorgehäuses 13 gesichert
sind. Das Lager 18 dient als ein radiales Lager und das
Lager 28 dient als ein Axialdrucklager. Das Lager 18 ist
an einer Lagerstütze 19 gesichert,
die an einem Basisende des Motorgehäuses 13 angeordnet
ist. Das Lager 28 hat eine Axialdruckkugel 28a und
zwei Axialdruckplatten 28b. Die Axialdruckplatten 28b halten
die Axialdruckkugel 28a auf drehbare Weise zwischen sich.
Das Lager 28 ist zwischen einer Vertiefung 17c,
die in dem Basisende 17a der drehbaren Welle 17 ausgebildet
ist, und dem Motorgehäuse 13 aufgenommen.
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Eine
Seite des distalen Endes 17b der drehbaren Welle 17 erstreckt
sich von dem Motorgehäuse 13 in
die Drehzahlverringerungsgetriebebaugruppe 12. Die Drehzahlverringerungsgetriebebaugruppe 12 hat
ein Getriebegehäuse 20,
welches einen Teil des Gehäuses
der Motoreinheit 10 bildet. Bürstenhaltevorrichtungen 30 und
ein Schneckenrad (nicht gezeigt) sind in dem Getriebegehäuse 20 angeordnet. Das
Getriebegehäuse 20 hat
einen Eingriffsabschnitt (ein offenes Ende) 20a. Der Eingriffsabschnitt 20a ist mit
einem Eingriffsabschnitt (offenen Ende) 13a des Motorgehäuses 13 in
Eingriff und ist beispielsweise mit (nicht gezeigten) Schrauben
an dem Eingriffsabschnitt 13a gesichert, sodass das Getriebegehäuse 20 an
dem Motorgehäuse 13 angeschlossen
ist.
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Das
Schneckenrad ist drehbar in dem Getriebegehäuse 20 gestützt. Ein
Ende des Schneckenrads ist durch eine Ausgabewelle 22 gestützt, die
sich von dem Getriebegehäuse 20 nach
außen
erstreckt. Eine Schnecke 23 ist einstückig an dem distalen Ende 17b der
drehbaren Welle 17 ausgebildet. Die Schnecke 23 ist
mit dem Schneckenrad in Eingriff. Die Schnecke 23 ist durch
ein Lager 24 drehbar gestützt, das als ein Radiallager
dient. Das Lager 24 ist durch eine in dem Getriebegehäuse 20 angeordnete Lagerstützung 29 gesichert.
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Ein
Kommutator 27 ist zwischen dem Anker 15 und der
Schnecke 23 angeordnet. Der Kommutator 27 ist
als ein im Wesentlichen zylindrischer Körper geformt und ist derart
drehbar gestützt,
dass er sich einstückig
mit der drehbaren Welle 17 dreht. Eine Bürstenbasis 25,
die die Bürstenhaltevorrichtungen 30 aufweist,
ist durch Schwimmgummis 26 in der Nähe des Kommutators 27 an
dem Getriebegehäuse 20 angeschlossen.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, erstreckt sich ein
im Wesentlichen kreisförmiges
Durchgangsloch (das auch als ein Teil eines Installationswegs des
Ankers 15 während
des Zusammenbaus dient) 35 durch die Mitte des Getriebegehäuses 20 und
die Mitte der Bürstenbasis 25.
Die drei Bürstenhaltevorrichtungen 30,
die dazu vorgesehen sind, jeweils eine Niederdrehzahlbürste, eine
Hochdrehzahlbürste
und eine COM-Bürste
(d. h., eine gemeinsame Bürste)
zu halten, sind zu der Mitte des Durchgangslochs 35 an
der Bürstenbasis 25 ausgerichtet.
Die Bürstenbasis 25 ist
aus einem nicht leitenden, thermisch abbindenden Harz, etwa Phenolharz
gefertigt. Eine Punkt-Punkt-Strich-Linie A in 2 gibt
einen Außenumfang
des an dem Anker 15 angeschlossenen Kommutators 27 wieder.
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Ein
genauerer Aufbau einer jeden Bürstenhaltevorrichtung 30 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, hat jede Bürstenhaltevorrichtung 30 eine
Bürste 31,
einen Bürstenhalter 32,
eine Torsionsfeder (die als eine Vorspanneinrichtung dient) 33 und
einen Stützzapfen 34.
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Der
Bürstenhalter 32 ist
aus einer Metallplatte, etwa einer Messingmetallplatte gefertigt.
Ein entsprechender Abschnitt der Metallplatte ist beispielsweise
unter Verwendung einer Pressmaschine aus der Metallplatte ausgestanzt
und ist in einen im Wesentlichen rohrförmigen Körper gebogen. Wie in 3 gezeigt
ist, ist in einer Seitenwand 32b des Bürstenhalters 32 eine
Vertiefung 43 ausgebildet. Eine Länge der Vertiefung 43 entspricht
einem Bewegungsbereich eines Eingriffvorsprungs 33a der
Torsionsfeder 33. In einer oberen Wand 32a des
Bürstenhalters 32 ist
eine weitere Vertiefung 42 ausgebildet. Eine Länge der
Vertiefung 42 entspricht einem Bewegungsbereich einer Anschlusslitze 36.
In der anderen Seitenwand 32e, die der vorstehend beschriebenen Seitenwand 32b gegenüberliegt,
ist eine Seitenplatte 40 derart vorgesehen, dass die Seitenplatte 40 benachbart
zu einer hinteren Endfläche
(radial äußeren Endfläche) 31f Seite
der Bürste 31 vorragt.
Die Seitenplatte 40 hat einen Sicherungsabschnitt 40b,
an dem ein Ende 33b der Torsionsfeder 33 fest
in Eingriff ist.
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Der
Bürstenhalter 32 ist
mittels eines Paars Sicherungsklauen 32c und eines Vorsprungs 32d an der
Bürstenbasis 25 gesichert.
Die Sicherungsklauen 32c sind jeweils an gegenüberliegenden
offenen Enden des Bürstenhalters 32 angeordnet,
sodass sich jede Sicherungsklaue 32c von einer entsprechenden Endkante
einer Wand des Bürstenhalters 32 erstreckt,
die mit der Bürstenbasis 25 in
Kontakt ist. Der Vorsprung 32d steht von einer Seitenkante
der Seitenwand 32b vor, die mit dem Bürstenhalter 32 in Kontakt
ist. Wenn jede Sicherungsklaue 32c gebogen und gegen eine
entsprechende Umfangskante der Bürstenbasis 25 gehalten
wird, dann wird der Bürstenhalter 32 an
der Bürstenbasis 25 gesichert. Wenn
der Vorsprung 32d in ein Durchgangsloch 25d eingesetzt
und damit in Eingriff gebracht wird, welches sich durch die Bürstenbasis 25 erstreckt,
dann wird der aus der einzelnen Metallplatte ausgebildete Bürstenhalter 32 an
der Bürstenbasis 25 gesichert und
der rohrförmige
Körper
des Bürstenhalters 32 wird
beibehalten. Die Vertiefungen 42, 43, der Sicherungsabschnitt 40b,
die Seitenplatte 40, die Sicherungsklauen 32c und
der Vorsprung 32d werden im Vorfeld ausgebildet, wenn der
entsprechende Abschnitt aus der Metallplatte ausgestanzt wird.
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Wie
in 4A und 4B gezeigt
ist, ist jede Bürste 31 als
ein im Wesentlichen rechtwinkliges Parallelepiped geformt. Eine
im Wesentlichen bogenförmige
Vertiefung 31d ist in einem distalen Ende der Bürste 31 ausgebildet.
Die Vertiefung 31d geht mit einer Gleitfläche des
Kommutators 27 einen Oberflächenkontakt ein. Die Anschlusslitze 36 ist
an einer oberen Wand 31a der Bürste 31 angeschlossen.
Eine Eingriffsvertiefung 37, die als ein Eingriffsabschnitt
dient, ist in einer Seitenwand 31b der Bürste 31 ausgebildet.
Der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 ist
mit der Eingriffsvertiefung 37 in Eingriff. Die Eingriffsvertiefung 37 der
Bürste 31 ist benachbart
zu einer hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 vorgesehen
und ist bogenförmig
in einer Vorspannrichtung (Richtung eines Pfeils B in 4A) vertieft,
in der die Bürste 31 gegen
die Seitenwand 32e des Bürstenhalters 32 vorgespannt
wird. Benachbart zu der hinteren Endfläche 31f der Bürste 31 ist
eine abgeschrägte
Fläche 31c angeordnet.
Die abgeschrägte
Fläche 31c ist
bezüglich
einer Gleitrichtung (Richtung eines Pfeils C in 4B)
abgeschrägt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auch
dann, wenn die abgeschrägte
Fläche 31c in
der hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 an
der der oberen Wand 31a benachbarten Stelle ausgebildet
ist, die abgeschrägte
Fläche 31c alternativ
an einer der Seitenwand 31b benachbarten Stelle ausgebildet
sein. Außerdem
erstreckt sich, wie dies in 4A und 4B gezeigt
ist, ein abgefaster Abschnitt 31e von der Eingriffsvertiefung 37 zu
der hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31.
Der abgefaste Abschnitt 31e ermöglicht eine problemlose Bewegung des
Eingriffsabschnitts 33a der Torsionsfeder 33, wenn
der Eingriffsvorsprung 33a von der Eingriffsvertiefung 37 der
Bürste 31 gelöst wird
und sich in Richtung der hinteren Endfläche 31f der Bürste 31 bewegt.
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Wie
in 5 gezeigt ist, hat die Torsionsfeder 33 einen
Sicherungsabschnitt 33b an dem einen Ende und den Eingriffsvorsprung 33a an
dem anderen Ende. Der Sicherungsabschnitt 33b ist an den
Sicherungsabschnitt 40b des Bürstenhalters 32 gesichert.
Der Eingriffsvorsprung 33a kommt mit der Eingriffsvertiefung 37 der
Bürste 31 in
Eingriff. Der Eingriffsvorsprung 33a ist im Allgemeinen
in einer gedachten Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse
der Motoreinheit 10 verläuft, bogenförmig gekrümmt. Alternativ kann der Eingriffsvorsprung 33a in
einer anderen geeigneten Form gekrümmt sein. Somit hat der Eingriffsvorsprung 33a der
Torsionsfeder 33 eine gekrümmte Eingriffsfläche und
die gekrümmte
Eingriffsfläche
des Eingriffsvorsprungs 33a stimmt im Wesentlichen mit
einer gekrümmten
Eingriffsfläche
der Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 überein.
Ein schraubenförmiger
Stützabschnitt 33c ist
zwischen dem Sicherungsabschnitt 33d und dem Eingriffsvorsprung 33a der
Torsionsfeder 33 vorgesehen. Ein Innendurchmesser des Stützabschnitts 33c ist
im Wesentlichen gleich zu einem Außendurchmesser des Stützzapfens 34.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist die Torsionsfeder 33 derart
gestützt,
dass der Stützabschnitt 33c um den
Stützzapfen 34 aufgenommen
ist, welcher sich von der Bürstenbasis 25 erstreckt.
Der Sicherungsabschnitt 33b der Torsionsfeder 33 ist
an den Sicherungsabschnitt 40b des Bürstenhalters 32 gesichert. Der
Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 ist mit
der Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 in Eingriff. Wie
dies vorstehend beschrieben ist, hält die Torsionsfeder 33 die
Bürste 31 temporär derart,
dass die Bürste 31 von
dem Anker 15 durch die um den Stützzapfen 34 herum
ausgeübte
Federkraft der Torsionsfeder 33 von dem Anker weg in den
Bürstenhalter 32 zurückgezogen
wird.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf 6 bis 9 ein
Weg des Einbauens des Ankers 15 an dem Hauptkörper (Gehäuse) des
Motors 10 beschrieben. Wie in 6 gezeigt
ist, hat eine die hintere Endfläche 31f der
Bürste 31 vorspannende
Spanneinrichtung 41 eine abgeschrägte Fläche 41c an einer distalen
Endseite der Spannvorrichtung 41. Die abgeschrägte Fläche 31c der
Bürste 31 ist
dann mit der abgeschrägten
Fläche 41c der
Spanneinrichtung 41 in Eingriff, wenn die temporär gehaltene
Bürste
(oder die gefangene Bürste) 31 gelöst wird.
Wenn die Spanneinrichtung 41 nach unten gespannt wird (in
einer zu der Achse der Motoreinheit 10 parallel verlaufenden
und abwärts
gerichteten Richtung), dann wird die Spannkraft der Spanneinrichtung 41 in
Kraftkomponenten P1, P2 an der hinteren Endfläche 31f der Bürste 31 geteilt.
Die Kraftkomponente P1 drückt
die Bürstenbasis 25.
Die Kraftkomponente P2 spannt die Bürste 31 in der Gleitrichtung
zu dem Kommutator 27.
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7A zeigt
die Bürste 31,
die temporär
in dem Bürstenhalter 32 gehalten
ist oder festsitzt. In diesem Zustand ist der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 mit
der Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 in Eingriff.
Der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 und
die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 sind an einem
sich radial auswärts
der Mittelachse des Stützzapfens 34 befindlichen
Eingriffspunkt miteinander in Eingriff. Somit legt die Torsionsfeder 33 einen
Seitendruck gegen die Bürste 31 in
einer zu der Gleitrichtung der Bürste 31 senkrecht
verlaufenden Richtung (der Richtung eines Pfeils B in 7A)
an. Im Ergebnis wird die Bürste 31 gegen die
Seitenwand 32e des Bürstenhalters 32 gespannt und
wird temporär
derart gehalten, dass die Bürste 31 von
einem Installationsweg des Ankers 15 in den Bürstenhalter 32 in
eine zurückgezogene
Stellung (erste Stellung) zurückgezogen
ist. Wie in 8 gezeigt ist, wird in diesem
Zustand die von dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 auf
die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 aufgebrachte
Kraft F in eine erste Kraftkomponente F1 und eine zweite Kraftkomponente
F2 geteilt. Die erste Kraftkomponente F1 wird von dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 in
der zu der Gleitrichtung senkrecht verlaufenden Richtung (die durch
den Pfeil B in 7A angezeigt ist) auf die Eingriffsvertiefung 37 aufgebracht,
um den Seitendruck zu erzeugen und die zweite Kraftkomponente F2
wird in der Gleitrichtung in Richtung des Kommutators 27 aufgebracht. Zu
diesem Zeitpunkt wird eine Haftreibungskraft F0 zwischen der Seitenwand 32e des
Bürstenhalters 32 und
der Bürste 31 erzeugt,
die größer als
die zweite Kraftkomponente F2 ist, sodass die Bürste 31 in der zurückgezogenen
Stellung gehalten wird.
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Als
Nächstes
wird, wie in 9 gezeigt ist, der Anker 15 entlang
des Installationsweges in einer durch einen Pfeil in 9 angezeigten
Richtung installiert, sodass der Anker 15 in dem Durchgangsloch 35 aufgenommen
wird, welches durch die Mitte des Getriebegehäuses 20 und die Mitte
der Bürstenbasis 25 ausgebildet
ist. In diesem Fall wird das distale Ende 17b der drehbaren
Welle 17 von der Oberseite des Durchgangslochs 35 in
das Durchgangsloch 35 eingesetzt. Wenn die Gleitfläche des
Kommutators 27 die Bürstenhaltevorrichtung 30 an
der Bürstenbasis 25 erreicht,
dann wird die Einsetzbewegung des Ankers 15 gestoppt. Nachdem
der Anker 15 auf geeignete Weise installiert ist, wird
die festsitzende Bürste 31 einer
jeden Bürstenhaltevorrichtung 30 von der
zurückgezogenen
Stellung gelöst.
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7B zeigt
einen Zustand, in dem die festsitzende Bürste 41 teilweise
gelöst
ist. Wenn die Spanneinrichtung 31 mit der abgeschrägten Fläche 31c der
hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 in
Eingriff ist, und die Spanneinrichtung 41 nach unten gespannt
wird, dann bewegt sich die Bürste 31 geringfügig in der
Spannrichtung (Richtung eines Pfeils C in 7B) in
der die Bürste 31 gegen
den Kommutator 27 gespannt wird. Da der Sicherungsabschnitt 33b der
Torsionsfeder 33 an dem Sicherungsabschnitt 40b des
Bürstenhalters 32 gesichert
ist, wird dies den sich an dem anderen Ende der Torsionsfeder 33 befindlichen
Eingriffsvorsprung 33a dazu bringen, von der Eingriffsvertiefung 37 gelöst zu werden.
Auf diesem Weg bewegen sich der Eingriffsvorsprung 33a und
die Eingriffsvertiefung 37 nach dem Lösen der gefangenen Bürste 31 relativ
zueinander. Dann erreicht der Eingriffsvorsprung 33a die
hintere Endfläche 31f der
Bürste 31.
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7C zeigt
einen Zustand, nachdem der Eingriffsvorsprung 33a die hintere
Endfläche 31f der Bürste 31 erreicht.
Die Torsionsfeder 33 bringt die Spannkraft, die als der
Seitendruck auf die Bürste 31 aufgebracht
wurde, als die Spannkraft zum Spannen der Bürste 31 in Richtung
des Kommutators 27 auf die Bürste 31 auf. Dann
ragt die Bürste 31,
die durch die Torsionsfeder 33 gespannt wird, von dem Bürstenhalter 32 vor.
Danach ist das distale Ende der Bürste 31 mit der Gleitfläche des
Kommutators 27 in einer vorragenden Stellung (zweiten Stellung)
in Eingriff. Auf diese Weise ist die Bürste 31 mit der Gleitfläche des
Kommutators 27 ohne Verwendung der Einsetzbewegung des
Ankers 15 beim Einbauen des Ankers 15 in Eingriff
gebracht.
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Das
vorstehende Ausführungsbeispiel
bietet die folgenden Vorteile.
- (1) Die Bürste wird
von dem temporär
gehaltenen Zustand in dem Bürstenhalter 32 gelöst, ohne
die Einsetzbewegung des Ankers 15 beim Einbauen des Ankers 15 zu
verwenden. In diesem Fall ist die Bürste 31 mit dem Kommutator 27 in
Eingriff, nachdem der Anker 15 richtig eingebaut wurde. Somit
ist jede Bürstenhaltevorrichtung 30 frei
von Gestaltungsbeschränkungen
bezüglich
der Einbauzeitgebung des Ankers 15. Im Ergebnis wird die
Gestaltung einer jeden Bürstenhaltevorrichtung 30 vereinfacht.
- (2) Jede Bürstenhaltevorrichtung 30 verwendet die
Torsionsfeder 33, die anfänglich zum Spannen der Bürste 31 in
Richtung des Kommutators 27 vorgesehen ist. In diesem Fall
hält die
Torsionsfeder 33 die Bürste 31 durch
den Eingriff zwischen dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 und
die Eingriffsvertiefung 33 der Bürste 31 temporär in dem
Bürstenhalter 32,
während
der Seitendruck auf die Bürste 31 aufgebracht
wird. Somit besteht kein Bedarf dazu, eine neue Komponente vorzusehen,
die die Bürste 31 temporär hält. Im Ergebnis
kann die Bürstenhaltevorrichtung 30 bei
verringerten Kosten hergestellt werden.
- (3) Die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 ist
die gekrümmte
Vertiefung, die in der Spannrichtung vertieft ist, in der die Bürste 31 gegen
die Seitenwand 32e des Bürstenhalters 32 gespannt
wird. Zudem ist der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 so
gekrümmt,
dass er mit der Form der Eingriffsvertiefung 37 übereinstimmt.
Somit kann während
des Lösens
der festsitzenden Bürste 31 der
Eingriffsvorsprung 33a schnell und zuverlässig von
der Eingriffsvertiefung 37 gelöst werden. Im Ergebnis kann
die Bürste 31 in
dem temporär
gehaltenen Zustand in dem Bürstenhalter 32 schnell
und zuverlässig
gelöst
werden.
- (4) Die abgeschrägte
Fläche 31c,
die in der Gleitrichtung abgeschrägt ist, ist in der hinteren
Endfläche 31f der
Bürste 31 ausgebildet.
Wenn in diesem Fall die Spanneinrichtung 41 mit der hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 in
Eingriff gelangt und auf die Spanneinrichtung 41 eine Kraft
aufgebracht wird, dann kann die Kraftkomponente P2 an der hinteren
Endfläche 31f der
Bürste 31 in
der Gleitrichtung (Richtung eines Pfeils C in 6) erzeugt
werden. Somit kann die Bürste 31 durch die
Kraftkomponente (externe Kraft) P2 zuverlässig in der Gleitrichtung bewegt
werden. Auch wenn das Gehäuse
benachbart zu der hinteren Endseite der Bürste 31 angeordnet
ist und die Bürste 31 somit
nicht direkt in der Gleitrichtung gespannt werden kann, kann die
Bürste 31 von dem
temporär
gehaltenen Zustand in dem Bürstenhalter 32 gelöst werden.
- (5) Die Torsionsfeder 33 ist durch den Stützzapfen 34 gestützt, der
sich an der dem Bürstenhalter 32 an
der Bürstenbasis 25 benachbarten
Stelle erstreckt. Somit kann die Torsionsfeder 33 zuverlässig den
Seitendruck auf die Bürste 31 durch
die um den Stützzapfen 34 herum
ausgeübte
Federkraft aufbringen. Ferner bewegt sich der Eingriffsvorsprung 33a der
Torsionsfeder 33 zu der hinteren Endfläche 31f der Bürste 31,
nachdem der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 von der
Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 gelöst wurde.
Somit kann die Torsionsfeder 33 den Seitendruck auf die
Bürste 31 aufbringen
und kann zudem die Bürste 31 in
Richtung des Kommutators 27 spannen.
- (6) Der Eingriffspunkt der Torsionsfeder 33 und der
Bürste 31 befindet
sich radial außerhalb
der Mittelachse des Stützzapfens 34.
Während
die Bürste 31 temporär in dem
Bürstenhalter 32 gehalten
wird, wird somit die Federkraft der Torsionsfeder 33 in
den Seitendruck zum Sapnnen der Bürste 31 gegen die
seitliche Innenwand des Bürstenhalters 32 und
die Spannkraft zum Spannen der Bürste 31 in
Richtung des Kommutators 27 geteilt. Im Ergebnis kann dann,
wenn der von der Torsionsfeder 33 auf die Bürste 31 aufgebrachte
Seitendruck abgebaut wird, die Torsionsfeder 33 zuverlässig die
Bürste 31 in
Richtung des Kommutators 27 spannen.
- (7) Die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 ist
benachbart zu dem hinteren Ende (dem radial äußeren Ende) der Bürste 31 ausgebildet.
Somit kann der Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 schnell
zu der hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 bewegt
werden, wenn die festsitzende Bürste 31 gelöst wird.
Im Ergebnis kann die Federkraft der Torsionsfeder 33 die
Bürste 31 unmittelbar
in Richtung des Kommutators 27 spannen, wenn der von der
Torsionsfeder 33 auf die Bürste 31 aufgebrachte
Seitendruck abgebaut wird.
- (8) Der Bürstenhalter 32 ist
durch Sicherungsklauen 32c und den Vorsprung 32d an
der Bürstenbasis 25 gesichert.
In diesem Fall ist der Vorsprung 32d in dem Bürstenhalter 32,
der aus der einzelnen Metallplatte gefertigt ist, in das Durchgangsloch 25d der
Bürstenbasis 25 eingesetzt,
sodass ein Raum zwischen der Seitenwand 32b und der mit
der Bürstenbasis 25 in
Kontakt stehenden Wand nicht vergrößert wird. Im Ergebnis wird
der als rohrförmiger
Körper
geformte Bürstenhalter 32 nicht
einfach verformt. Auf diese Weise kann der Bürstenhalter 32 die
vorbestimmte rohrartige Form selbst dann beibehalten, wenn die Dicke
der Metallplatte verringert ist. Die Bürste 31 kann gehalten
werden, während
das Wackeln der Bürste 31 zurückgehalten
wird. Ferner können
die Herstellungskosten der Bürstenhaltervorrichtungen 30 verringert
werden.
-
Das
vorstehend erwähnte
Ausführungsbeispiel
kann folgendermaßen
modifiziert werden.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist
die abgeschrägte
Fläche 31c,
die in der Gleitrichtung abgeschrägt ist, in der hinteren Endfläche 31f der
Bürste 31 ausgebildet.
Wenn die Spanneinrichtung 41 mit der abgeschrägten Fläche 31c in
Eingriff ist und nach unten gespannt wird, dann wird der temporär gehaltene
Zustand der Bürste 51 abgebaut.
Alternativ kann die abgeschrägte
Fläche 31c in
einer Seitenfläche
einer Bürste 51 ausgebildet
sein, wie dies in 11A und 11B gezeigt
ist. In diesem Fall ist eine Spanneinrichtung 61 mit der
abgeschrägten
Fläche 51c in
Eingriff und ist in einer Drehrichtung gespannt, sodass ein temporär gehaltener
Zustand der Bürste 51 (d.
h., ein Eingriff zwischen einer in der Seitenwand 51b der
Bürste 51 ausgebildeten
Eingriffsvertiefung 57 und dem Eingriffsvorsprung 33a der
Feder 33) abgebaut wird, wie dies in 10A und 10B gezeigt
ist.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist
die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 als die gekrümmte Vertiefung
geformt. Alternativ zu der gekrümmten
Eingriffsvertiefung 37 kann, wie in 12A und 12B gezeigt ist, eine in einer Seitenwand 71b ausgebildete
Eingriffsvertiefung 37 einer Bürste 71 als eine rechteckige
Vertiefung gestaltet sein. Als weitere Alternative zu der gekrümmten Eingriffsvertiefung 37 können in
einer Seitenwand 81b einer Bürste 81 zwei Vorsprünge 82a, 82b ausgebildet
sein und zwischen den Vorsprüngen 82a, 82b kann
eine Eingriffsvertiefung 87 ausgebildet sein, wie dies
in 13A und 13B gezeigt
ist.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist
die hintere Endfläche 31f der
Bürste 31,
mit der die Spanneinrichtung 41 in Eingriff ist, radial
innerhalb der Außenumfangskante
der Bürstenbasis 25 angeordnet.
Die hintere Endfläche 31f der
Bürste 31 kann radial
außerhalb
der Außenumfangskante
der Bürstenbasis 25 angeordnet
sein.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist
die als Spanneinrichtung dienende Torsionsfeder 33 als
die Schraubenfeder ausgestaltet. Alternativ kann, wie in 14 und 15 gezeigt
ist, eine Torsionsfeder 83 aus einer Konstantdruckspiralfeder
gefertigt sein. Die Torsionsfeder 83 hat einen Eingriffsvorsprung 83a an
dem einen Ende und einen Sicherungsabschnitt 83b an dem
anderen Ende. In diesem Fall ist der Eingriffsvorsprung 83a durch
Wickeln des einen Endes der Konstantdruckfeder in Richtung einer
Dicke ausgebildet.
-
In
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind
der metallene Bürstenhalter 32 und
die aus Harz gefertigte Bürstenbasis 25 getrennt
voneinander gefertigt. Alternativ können der Bürstenhalter 32 und
die Bürstenbasis 25 einstückig aus
einem nicht leitenden Harzmaterial gefertigt sein. In diesem Fall
können
die Komponentenanzahl und die Anzahl der Zusammenbauschritte der
Bürstenhaltevorrichtungen 30 verringert
werden. Somit können
die Bürstenhaltevorrichtungen 30 bei
reduzierten Kosten hergestellt werden.
-
Ferner
kann, wie in 16 gezeigt ist, die Bürste 31 durch
eine in 16 gezeigte Bürste 91 ausgetauscht
werden. Ein Eingriffsabschnitt 97 der Bürste 91, der mit dem
Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 in
Eingriff ist, ist als abgestufter Abschnitt ausgebildet, der in
einer Seitenwand 91b der Bürste 91 abgestuft
ist, die der Spanneinrichtung 33 zugewandt ist, und der
abgestufte Abschnitt 97 erstreckt sich zu einer hinteren
Endfläche
(radial äußeren Endfläche) 91f der
Bürste 91 und
ist im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Bürste 91.
In diesem Fall muss der abgestufte Abschnitt 97 der Bürste 91 anders
als die Eingriffsvertiefung 37 der Bürste 31 keinen Widerstandsvorsprung
haben, der der Bewegung des Eingriffsvorsprungs 37a der
Torsionsfeder 33 an der hinteren Endfläche 31f einen Widerstand
bietet, wenn die in der zurückgezogenen Stellung
gehaltene Bürste 31 dazu
gezwungen wird, in der Gleitrichtung zu dem Kommutator 27 zu
gleiten, sodass die Bürste 91,
verglichen mit der Bürste 31,
einfacher von der zurückgezogenen
Stellung gelöst
werden kann. Ferner ermöglicht
der abgestufte Abschnitt 97, ähnlich der Eingriffsvertiefung 31e der Bürste 31,
ein einfaches Positionieren der Bürste 91 bezüglich des
Eingriffsvorsprungs 33a der Torsionsfeder 33.
Das heißt,
wenn die Bürste 91 in
dem Bürstenhalter 32 installiert
ist, wird die Bürste 91 von
dem radial äußeren Ende
des Bürstenhalters 32 in
den Bürstenhalter 32 eingesetzt
und dann wird die Bürste 91 geringfügig in Richtung
des radial äußeren Endes des
Bürstenhalters 32 zurückgesetzt,
um mit einer Wand 98 der Bürste 91 in Eingriff
zu gelangen, die an einem radial inneren Ende des abgestuften Abschnitts 97 vorgesehen
ist, und zwar mit dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33.
Mit dieser Anordnung kann ein Anwender bemerken, dass die Bürste 91 auf
geeignete Weise bezüglich
des Eingriffsvorsprungs 33a der Torsionsfeder 33 positioniert ist.
Es ist anzumerken, dass die Wand 98 sich senkrecht zu dem
Eingriffsabschnitt 97 erstrecken kann, auch wenn die Wand 98 bezüglich des
Eingriffsabschnitts 97 schräg gestellt ist.
-
Unter
Bezugnahme auf 17 kann die Bürste 31 durch
eine Bürste 101 ersetzt
werden. In diesem Fall ist ein Eingriffsabschnitt 107 der
Bürste 101 in
einer Seitenwand 101b in der Nähe einer hinteren Endfläche (einer
radial äußeren Endfläche) 101f der
Bürste 101 ausgebildet
und ist mit dem Rest der Seitenwand 101b der Bürste 31 bündig. Selbst bei
dieser Anordnung kann die Bürste 101 auf
geeignete Weise nach dem Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung 33a der
Torsionsfeder 33 in der zurückgezogenen Stellung gehalten
werden. Jedoch ist anzumerken, dass die Bürste 91 wegen des
folgenden Grunds der Bürste 101 vorzuziehen
ist. Das heißt, der
Eingriffspunkt zwischen dem abgestuften Abschnitt 97 der Bürste 91 und
dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 befindet
sich von dem Eingriffspunkt zwischen dem Eingriffsabschnitt 107 der Bürste 101 und
dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 in
einer Rückkehrrichtung
(Spannrichtung) des Eingriffsvorsprungs 33a der Torsionsfeder 33 entfernt.
Somit ist eine erste Kraftkomponente (ähnlich der in 8 gezeigten
ersten Kraftkomponente F1) der von dem Eingriffsvorsprung 33a der Torsionsfeder 33 auf
den abgestuften Abschnitt 97 der Bürste 91 in der zu
der Gleitrichtung senkrecht verlaufenden Richtung aufgebrachten
Kraft kleiner als die des Eingriffsabschnitts 107 der Bürste 101.
Im Ergebnis ist die zwischen der Seitenwand 32e des Bürstenhalters 32 und
der Bürste 31 erzeugte
Haftreibungskraft, verglichen zu der zwischen der Seitenwand 32e des
Bürstenhalters 32 und
der Bürste 101 erzeugten
Haftreibungskraft, verringert, sodass die Bürste 91, verglichen
zu der Bürste 101,
einfacher von der zurückgezogenen
Stellung gelöst
werden kann.
-
Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche sind
dem Fachmann leicht ersichtlich. Die Erfindung ist daher in ihrem
breiten Ausdruck nicht auf die bestimmten Einzelheiten, repräsentativen
Geräte
und veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben
wurden.
-
Eine
Bürstenhaltevorrichtung
(30) hat eine Bürste
(31), einen Bürstenhalter
(32), eine Torsionsfeder (33) und einen Stützzapfen
(34). Die Torsionsfeder (33) bringt durch eine
um den Stützzapfen
(34) herum ausgeübte
Federkraft einen Seitendruck auf die Bürste (31) auf und
hält die
Bürste
(31) zudem temporär
in dem Bürstenhalter
(32). Wenn der temporär
gehaltene Zustand des Bürstenhalters
(31) abgebaut wird, spannt die Federkraft der Torsionsfeder (33)
die Bürste
(31) in Richtung eines Kommutators (27).