JP2006121805A - ブラシ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でブラシ間の結線を行い、容易に製作可能とすることでコスト低減を図ることができるブラシ装置を提供する。
【解決手段】ブラシ装置１０は、コンミテータ９の径方向に延びるように筒状に形成された金属製のブラシホルダ１３と、該ブラシホルダ１３が固定された樹脂製のブラシホルダ基板１４とを備え、コンミテータ９に給電を行うブラシ１５をブラシホルダ１３に収容し、コンミテータ９に押圧接触させる。このブラシ装置１０は、複数のブラシホルダ１３を導電材料からなる連結部材１７にて連結して一体形成されたブラシ保持体１８を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ブラシをモータのコンミテータに当接させるブラシ装置に関する。

従来、直流モータの回転軸にはコンミテータ（整流子）が設けられ、そのコンミテータには給電用のブラシが摺接されている。そして、ブラシをコンミテータに当接させるブラシ装置としては、コンミテータの径方向に延びるブラシホルダ内にブラシが収容保持されており、そのブラシ後端部にばね部材が押圧されることで該ばね部材の弾性力によってブラシがコンミテータに向かって付勢され、同ブラシの先端部がコンミテータに押圧接触されたものがある。このように構成されたブラシ装置では、外部からの駆動電流が回転子の巻線にブラシ及びコンミテータを介して供給される。

ところで、上記のようなブラシ装置においては、ブラシホルダがブラシホルダ基板に固定される。例えば、非特許文献１においては、ブラシホルダのブラシホルダ基板側に設けられた４つの挿入爪が、該挿入爪に対応してブラシホルダ基板に形成された嵌合孔に挿入され、カシメ等により固定される構成が提案されている。そして、ブラシ装置が多極仕様とされ４つ以上のブラシが設けられる場合には、例えば、特許文献１に示されるように、同極となるブラシ同士がリード線等の導電部材により接続され、外部へのコネクタが一箇所とされる構成が提案されている。
「ブラシホルダーの誤組付防止構造」，日本電装公開技報（デンソー公開技報），日本電装株式会社（株式会社デンソー），１９９５年５月１５日，整理番号１０２−０３３ 特開平５−１２２９０６号公報

しかしながら、上記従来の構成であると、同極となるブラシ間を結線するための部材（リード線）が必要となるため部品点数が多くなり、組み付けに時間を要するという問題があった。

また、ブラシ装置を製作するためには、ブラシホルダの組み付け作業とブラシホルダに収容されるブラシをリード線により接続する作業とが必要となり、製造工程が煩雑となるという問題があったため、上記特許文献１においては、このような問題を解決するためにブラシ装置の製造の自動化を可能とした構成が提案されている。

しかし、そうすると、そのための部材として例えばブラシホルダのコンミテータ側の開口部を覆う部材等が必要となり、部品点数の増加を招いていた。また、そのような構成とすることで、導電端子が１８０°対向する位置となり、一方の端子をボディアースする必要が生じるなど、構成上の拘束が生じる場合があった。すると、製造が煩雑となり、コストアップを招く虞があった。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成でブラシ間の結線を行い、容易に製作可能とすることでコスト低減を図ることができるブラシ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コンミテータの径方向に延びるように筒状に形成された金属製のブラシホルダと、該ブラシホルダが固定された樹脂製のブラシホルダ基板と、を備え、前記コンミテータに給電を行うブラシを前記ブラシホルダに収容し、前記コンミテータに押圧接触させるブラシ装置であって、複数の前記ブラシホルダを導電材料からなる連結部材にて連結して一体形成されたブラシ保持体を備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシ装置において、前記ブラシホルダは前記ブラシホルダ基板に形成された接合孔に挿入される固定用爪を備えている。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のブラシ装置において、前記連結部材は、該連結部材が連結するブラシホルダの前記ブラシホルダ基板に対する位置ズレを吸収可能な構成とされている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、前記連結部材は、該連結部材が伸縮するように形成された緩衝部を備えている。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、複数の前記ブラシ保持体はそれぞれ導電材料からなる導電端子部を備え、複数の前記導電端子部は前記ブラシホルダ基板において同じ側となるように設けられている。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ブラシ装置は、複数のブラシホルダを導電材料からなる連結部材にて連結して一体形成されたブラシ保持体を備える。よって、ブラシホルダに収容されたブラシに連結されたピッグテールの端部を連結部材に接続することで、連結部材により連結されたブラシホルダ内に収容されたブラシを結線することができ、簡易な構成でブラシ間の結線を行うことができる。また、ブラシ保持体がブラシホルダ基板に設置されることで、ブラシホルダと連結部材とがブラシホルダ基板に設置されて、ブラシ間の結線が可能な構成とされる。このため、ブラシ装置を容易に製作可能な構成とし、コスト低減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ブラシホルダは、ブラシホルダ基板に形成された接合孔に挿入される固定用爪を備えているため、この固定用爪を接合孔に挿入して固定することで、ブラシ保持体をブラシホルダ基板に設置することができる。このため、ブラシ保持体の組み付けを簡易なものとすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、連結部材は、該連結部材が連結するブラシホルダの絶縁体に対する位置ズレを吸収可能な構成とされているため、ブラシ保持体をブラシホルダ基板に設置することで生じるブラシホルダ間の位置ズレが吸収される。このため、ブラシホルダの変形を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、連結部材は、該連結部材が伸縮するように形成された緩衝部を備えているため、緩衝部の長さが変動することにより、ブラシ保持体をブラシホルダ基板に設置することで生じるブラシホルダ間の位置ズレが吸収される。このため、ブラシホルダの変形を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、複数のブラシ保持体はそれぞれ導電材料からなる導電端子部を備え、複数の導電端子部はブラシホルダ基板において同じ側となるように設けられている。よって、導電端子部をボディアースする必要がなく、外部電源への接続箇所が一箇所となるため、容易に外部電源に接続することができる。

本発明によれば、簡易な構成でブラシ間の結線を行い、容易に製作可能とすることでコスト低減を図ることができるブラシ装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本実施の形態における直流モータの概略構成を示す断面図であり、図２は直流モータを構成するブラシ装置の平面図である。また、図３は本実施の形態におけるブラシ装置を説明するための斜視図である。なお、本実施の形態における直流モータは、例えば、電動パワーステアリング装置における駆動源として使用され、自動車の車室内に組み付けられる。

詳述すると、図１に示すように、本実施の形態の直流モータ１は、有底筒状のヨーク２と、ハウジング３と、そのヨーク２とハウジング３とで囲まれた空間内に収容された電機子４とを備えている。ヨーク２の内周面には、周方向に複数のマグネット５が固定されている。それらマグネット５の内側には、電機子４が回転可能に支持されている。即ち、電機子４には回転軸６が備えられ、その回転軸６の両端がヨーク２及びハウジング３にそれぞれ設けられた軸受７，８を介して回転可能に支持されている。

また、回転軸６の下端にはコンミテータ（整流子）９が一体回転可能に設けられ、ハウジング３においてコンミテータ９と隣接した位置にはブラシ装置１０が配設されている。そして、後述するように、ハウジング３に形成された接続部１１を介して、ブラシ装置１０が外部リード線１２に接続されている。

ここで、上記ブラシ装置１０について詳述する。
図２に示すように、ブラシ装置１０は、コンミテータ９の径方向に延びるように筒状に形成された金属製の複数の（本実施の形態では４つ）ブラシホルダ１３と、該ブラシホルダ１３が固定された樹脂製のブラシホルダ基板１４とを備えている。そして、各ブラシホルダ１３内には、コンミテータ９に給電を行うブラシ１５が、コンミテータ９に押圧接触されるように収容保持されている。具体的には、ブラシ１５は、ブラシホルダ１３内において圧縮コイルばね１６（図１参照）により付勢されることにより、その先端面がコンミテータ９に押圧接触されるように設けられている。

また、ブラシホルダ基板１４の略中央にはコンミテータ９が挿通される中央孔１４ａが形成されており、この中央孔１４ａを挟んで１８０°間隔で対向する位置に一対となるブラシホルダ１３が設けられている。つまり、本実施の形態では、２対のブラシホルダ１３が設けられている。なお、これらブラシホルダ１３がブラシホルダ基板１４において設置される位置は、直流モータ１を構成するコンミテータ９や巻線（短絡線）の関係により決定されている。

そして、一対となるブラシホルダ１３のうち、一方のブラシホルダ１３にはプラス側とされるブラシ１５が収容され、他方のブラシホルダ１３にはマイナス側とされるブラシ１５が収容される。ブラシ装置１０を構成する４つのブラシホルダ１３のうち、同極とされるブラシ１５を収容するブラシホルダ１３同士が、導電性金属材料により形成された連結部材１７により連結されて、ブラシ保持体１８が構成されている。この連結部材１７は前記中央孔１４ａに沿うように屈曲形成されている。詳しくは、連結部材１７は、その両端部が各ブラシホルダ１３の側面に対してコンミテータ９の周方向に延びるように設けられ、各ブラシホルダ１３の近傍で屈曲され、屈曲された部分の間は直線状とされている。

上記の構成により、ブラシ装置１０は、プラス側に接続されるブラシ１５を収容する２つのブラシホルダ１３と連結部材１７とが一体形成されたブラシ保持体１８ａと、マイナス側に接続されるブラシ１５を収容する２つのブラシホルダ１３と連結部材１７とが一体形成されたブラシ保持体１８ｂとを備えている。なお、ブラシホルダ１３が金属製とされることで、直流モータ１の電機子４の回転時にブラシ１５に発生する熱が好適に発散されるため、放熱性のよいブラシ装置１０とされる。

また、図３に示すように、ブラシホルダ１３の側面には、該ブラシホルダ１３の長手方向に沿って後述するスリット２１ａが形成されており、このスリット２１ａを通してピッグテール（給電用リード線）１９が取り出されている。ピッグテール１９は、軟銅より線であって、一方の端部が前記連結部材１７に溶接により接続され、他方の端部がブラシ１５に接続されている。なお、このピッグテール１９はブラシホルダ１３内のブラシ１５の移動を許容する長さとされている。

また、図２に示すように、各ブラシ保持体１８ａ，１８ｂは、導電材料からなる導電端子部１７ａ，１７ｂを備えており、各導電端子部１７ａ，１７ｂはブラシホルダ基板１４において同じ側（図２中下側）となるように設けられている。そして、各導電端子部１７ａ，１７ｂには、スポット溶接等により導電部材２０ａ，２０ｂが接続されており、各導電部材２０ａ，２０ｂには外部リード線１２のプラス側のリード線１２ａ及びマイナス側のリード線１２ｂがそれぞれ接続されている。このプラス側のリード線１２ａ及びマイナス側のリード線１２ｂは、それぞれ図示しない直流電源のプラス極、マイナス極に接続されており、その外部リード線１２、連結部材１７及びピッグテール１９を介して、ブラシ１５に直流電流が供給され、直流モータ１が駆動される。

図３に示すように、ブラシ保持体１８を構成するブラシホルダ１３は、コンミテータ９の径方向に沿って延びる２枚の側壁２１を備え、それら２枚の側壁２１を塞ぐ上面壁２２と、コンミテータ９の径方向外側を塞ぐ底面壁２３とを備えている。この２枚の側壁２１と上面壁２２とで形成された３方の壁がブラシホルダ基板１４に設置されて、コンミテータ９の径方向に延びる略四角筒状のブラシホルダ１３が形成される。なお、前記スリット２１ａは、プラス側に接続されるブラシ１５が収容される２つのブラシホルダ１３、及びマイナス側に接続されるブラシ１５が収容される２つのブラシホルダ１３の互いに対向する側壁２１にそれぞれ形成されている。

図４は、本実施の形態におけるブラシ装置１０の分解斜視図である。図４に示すように、各ブラシホルダ１３を構成する２枚の側壁２１には、該側壁２１に連続して複数の固定用爪２４が設けられている。本実施の形態では、各側壁２１に２つの固定用爪２４が設けられ、１つのブラシホルダ１３には４つの固定用爪２４が設けられている。各固定用爪２４は、ブラシホルダ基板１４に形成された接合孔１４ｂに挿入されている。ブラシホルダ基板１４において、接合孔１４ｂは各ブラシホルダ１３に設けられた固定用爪２４に対応する位置に形成されている。固定用爪２４は、その長さがブラシホルダ基板１４の厚みよりも十分長く形成されており、接合孔１４ｂを貫通した各固定用爪２４の先端部が、ブラシホルダ基板１４の裏面側で折り曲げられることにより、ブラシホルダ１３がブラシホルダ基板１４に固定されている。なお、各ブラシ保持体１８は、各ブラシ保持体１８を構成するブラシホルダ１３がブラシホルダ基板１４に固定されることによりブラシホルダ基板１４に固定されている。

また、連結部材１７は、該連結部材１７が伸縮するように形成された緩衝部１７ｃを備えている。本実施の形態では、緩衝部１７ｃは、連結部材１７がブラシホルダ基板１４側に突出するように断面略Ｖ字状に屈曲されることにより形成されている。この緩衝部１７ｃは、ブラシホルダ基板１４側に向けて突出するように連結部材１７が折り曲げられることで形成されている。また、この緩衝部１７ｃは、ブラシホルダ基板１４に形成された収容凹部１４ｃに収容されている。ブラシホルダ基板１４において、収容凹部１４ｃは連結部材１７に形成された緩衝部１７ｃに対応する位置に、該緩衝部１７ｃの伸縮を許容する程度の大きさに形成されている（図２参照）。このため、緩衝部１７ｃが伸縮しながら収容凹部１４ｃに収容されることで連結部材１７の長さ変動が吸収され、各ブラシホルダ１３の変形が防止されている。

上記のように構成されたブラシ装置１０を備えた直流モータ１では、電機子４の回転時、ブラシ１５がコンミテータ９と摺接することから、図示しない制御装置からの駆動電流が電機子４、詳しくは電機子４を構成する巻線に、連結部材１７（導電端子部１７ａ，１７ｂ）、ピッグテール１９、ブラシ１５及びコンミテータ９を介して供給される。

次に、本実施形態におけるブラシ装置１０の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ブラシ装置１０は、複数のブラシホルダ１３を導電材料からなる連結部材１７にて連結して一体形成されたブラシ保持体１８を備える。よって、ブラシホルダ１３に収容されたブラシ１５に連結されたピッグテール１９の端部を連結部材１７に接続することで、連結部材１７により連結されたブラシホルダ１３内に収容されたブラシ１５を結線することができ、簡易な構成でブラシ１５間の結線を行うことができる。また、ブラシ保持体１８がブラシホルダ基板１４に設置されることで、ブラシホルダ１３と連結部材１７とがブラシホルダ基板１４に設置されて、ブラシ１５間の結線が可能な構成とされる。このため、ブラシ装置１０を容易に製作可能な構成とし、コスト低減を図ることができる。

（２）ブラシ保持体１８を構成するブラシホルダ１３は、ブラシホルダ基板１４に形成された接合孔１４ｂに挿入される固定用爪２４を備えているため、この固定用爪２４を接合孔１４ｂに挿入して固定することで、ブラシ保持体１８をブラシホルダ基板１４に設置することができる。このため、ブラシ保持体１８の組み付けを簡易なものとすることができる。

（３）ブラシ保持体１８を構成する連結部材１７は、該連結部材１７が伸縮するように形成された緩衝部１７ｃを備えているため、緩衝部１７ｃの長さが変動することにより、ブラシ保持体１８をブラシホルダ基板１４に設置することで生じるブラシホルダ１３間の位置ズレが吸収される。このため、ブラシホルダ１３の変形を防止することができる。

（４）ブラシホルダ基板１４に設置された複数のブラシ保持体１８ａ，１８ｂは、それぞれ導電材料からなる導電端子部１７ａ，１７ｂを備え、複数の導電端子部１７ａ，１７ｂはブラシホルダ基板１４において同じ側となるように設けられている。よって、導電端子部１７ａ，１７ｂをボディアースする必要がなく、外部電源への接続箇所が一箇所となるため、容易に外部電源に接続することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、各ブラシ１５に固定されたピッグテール１９の端部が溶接により連結部材１７に接続される場合について説明したが、ピッグテール１９をどのように連結部材１７に接続してもよい。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、導電性金属材料により形成された接続部材３０により、ピッグテール１９と連結部材１７とを接続してもよい。この接続部材３０は、連結部材１７に設けた接続片を嵌入可能な筒状に形成されており、ピッグテール１９を挟み込むための接続片３１が設けられている。このため、接続部材３０を前記接続片に圧入して固定し、接続片３１にピッグテール１９を挟み込むことで、ピッグテール１９と連結部材１７とを接続することができる。このようにすれば、組み付け作業のみでピッグテール１９と連結部材１７とを接続することができる。

・上記実施の形態では、ブラシ装置１０の導電端子部１７ａ，１７ｂに、導電部材２０ａ，２０ｂを介してリード線１２ａ，１２ｂを接続して、外部電源から電力を給電するように説明したが、ブラシ装置１０に給電するための態様はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、連結部材１７に直接リード線３２を溶接等により接続してもよい。

・上記実施の形態では、ブラシホルダ１３に設けられた固定用爪２４をブラシホルダ基板１４に貫通させ、その先端部をブラシホルダ基板１４の裏面側で折り曲げて固定するものとしたが、ブラシホルダ１３をどのようにブラシホルダ基板１４に固定してもよい。

・上記実施の形態では、緩衝部１７ｃは、連結部材１７をブラシホルダ基板１４側に突出するように略Ｖ字状に屈曲することにより形成されたものとしたが、連結部材１７が伸縮するのであれば、緩衝部をどのように形成してもよい。例えば、緩衝部を、ブラシホルダ基板１４の面から突出する側に突出するように形成してもよいし、連結部材１７を曲線状に折り曲げて形成してもよい。

・上記実施の形態では、連結部材１７に緩衝部１７ｃを形成することにより、ブラシ保持体１８を構成する２つのブラシホルダ１３のブラシホルダ基板１４に対する位置ズレを吸収する構成としたが、緩衝部１７ｃを必ずしも形成しなくてもよい。例えば、連結部材１７が、ブラシ保持体１８を設置するまで十分に２つのブラシホルダ１３を連結保持することができ、ある程度変形が可能な形状とされていれば、緩衝部１７ｃを形成しなくても２つのブラシホルダ１３のブラシホルダ基板１４に対する位置ズレは吸収される。

・上記実施の形態では、導電端子部１７ａ，１７ｂが、ブラシホルダ基板１４において同じ側に設けられる場合について説明したが、導電端子部１７ａ，１７ｂを必ずしも同じ側としなくてもよい。

・上記実施の形態では、ブラシ１５を２対、即ち４つのブラシ１５を備えたブラシ装置１０に具体化した場合について説明したが、ブラシ１５を他の数だけ備えたブラシ装置に具体化してもよい。このようにしても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施の形態では、パワーステアリング装置の駆動源として用いられる直流モータ１に具体化したが、それ以外の直流モータに具体化してもよい。
上記実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜５のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、前記ブラシは前記連結部材に溶接固定されたピッグテールを介して給電されることを特徴とするブラシ装置。このように構成することで、ブラシを容易に結線することができる。

（ロ）請求項１〜５のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、前記ブラシは前記連結部材に接続部材を介して組付けにより接続固定されたピッグテールを介して給電されることを特徴とするブラシ装置。このように構成することで、組み付け作業によりピッグテールと連結部材とを接続することができる。

（ハ）請求項１〜５及び上記（イ）（ロ）のうち何れかに記載のブラシ装置を備えたモータ。このようにすると、モータは請求項１〜５及び上記（イ）（ロ）のうち何れかに記載のブラシ装置を備えているので、ブラシ装置を容易に設置することができコスト低減を図ることができる。また、ブラシホルダが金属製であるため、ブラシホルダが樹脂製である場合と比較して、コンミテータ回転時にブラシ熱が好適に放熱されるモータとすることができる。

本実施の形態における直流モータの断面図。 本実施の形態におけるブラシ装置の平面図。 本実施の形態におけるブラシ装置を説明するための斜視図。 本実施の形態におけるブラシ装置の分解斜視図。 別例のブラシ装置の（ａ）は平面図、（ｂ）は説明図。 別例のブラシ装置の平面図。

符号の説明

１…直流モータ、９…コンミテータ、１０…ブラシ装置、１３…ブラシホルダ、１４…ブラシホルダ基板、１４ｂ…接合孔、１４ｃ…収容凹部、１５…ブラシ、１７…連結部材、１７ａ，１７ｂ…導電端子部、１７ｃ…緩衝部、１８，１８ａ，１８ｂ…ブラシ保持体、２４…固定用爪。

Claims (5)

1. コンミテータの径方向に延びるように筒状に形成された金属製のブラシホルダと、
   該ブラシホルダが固定された樹脂製のブラシホルダ基板と、
   を備え、
   前記コンミテータに給電を行うブラシを前記ブラシホルダに収容し、前記コンミテータに押圧接触させるブラシ装置であって、
   複数の前記ブラシホルダを導電材料からなる連結部材にて連結して一体形成されたブラシ保持体を備えたことを特徴とするブラシ装置。
2. 請求項１に記載のブラシ装置において、
   前記ブラシホルダは前記ブラシホルダ基板に形成された接合孔に挿入される固定用爪を備えたことを特徴とするブラシ装置。
3. 請求項１又は２に記載のブラシ装置において、
   前記連結部材は、該連結部材が連結するブラシホルダの前記ブラシホルダ基板に対する位置ズレを吸収可能な構成とされていることを特徴とするブラシ装置。
4. 請求項１〜３のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、
   前記連結部材は、該連結部材が伸縮するように形成された緩衝部を備えたことを特徴とするブラシ装置。
5. 請求項１〜４のうち何れか１項に記載のブラシ装置において、
   複数の前記ブラシ保持体はそれぞれ導電材料からなる導電端子部を備え、複数の前記導電端子部は前記ブラシホルダ基板において同じ側となるように設けられたことを特徴とするブラシ装置。

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