JP2009296816A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシ押圧状態のトーションスプリングを仮止め状態に容易に復帰させる。
【解決手段】回転子のコンミテータ１２Ａにブラシ３４を接触させて回転子に電流を供給する給電装置において、ブラシ３４をコンミテータ１２Ａに向けて保持するブラシホルダの本体２０側壁にトーションスプリング３２の作用側端部３２ａが出入り可能なスリット２３を後端側から先端側へ向けて設け、本体２０の後端面におけるスリット２３の片側に退避溝２４を設け、ブラシ３４後端面中央に平坦な押圧部３５を設けるとともに、後端面とトーションスプリング用スリット２３側の面と上面とが交差する角部に三次元の傾斜面をなす面取り部３６を設ける。トーションスプリング３２の作用側端部３２ａをブラシ３４から退避溝２４へ掛け替える際に、ブラシ３４を後方に押すと、作用側端部３２ａは面取り部３６の傾斜面に案内されて退避溝２４に自動的に移行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータや発電機等の回転電機に使用される給電装置に関し、特に、ブラシがトーションスプリングによってコンミテータに押し付けられる構造のものに関する。

従来のこの種の給電装置として、トーションスプリングによってブラシをコンミテータに向けて付勢する給電装置であって、モータの組立時等にモータのコンミテータとブラシとの接触を回避するため、トーションスプリングを仮止めしておくための係止部をブラシホルダの後端面に設けたものがある。例えば、特許文献１参照。

特開２０００−３３３４１５号公報

ブラシホルダの後端面の上側にトーションスプリングを仮止めするための係止部が設けられた給電装置においては、トーションスプリングの端部を操作して係止部からブラシホルダのスリット内に落とす作業を実施することにより、ブラシをトーションスプリングによって押圧状態とする。
この給電装置においては、メンテナンス等でブラシとコンミテータとの押圧接触状態を解除することがあって、トーションスプリングを仮止め状態に復帰させるには、ブラシをトーションスプリングの付勢力（弾発力）に抗してコンミテータと反対側に引き寄せた状態で、トーションスプリングの端部を係止部に移動させる二つのアクション（操作または作業）が必要になるため、作業性がよくなかった。

本発明の目的は、ブラシ押圧状態のトーションスプリングを仮止め状態に容易に復帰させることができる給電装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）回転子のコンミテータにブラシを接触させて回転子に電流を供給するための給電装置であって、
前記コンミテータに向けて前記ブラシを保持するブラシホルダと、
該ブラシホルダが設けられたブラシホルダステーと、
前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧付勢するための端部を有するトーションスプリングと、
前記ブラシホルダに近接して前記ブラシホルダステーに設けられたスプリング支持部と、を備え、
前記ブラシホルダにはその後端側から先端側へ向けて前記トーションスプリングの端部が出入り可能なスリットが設けられるとともに、前記ブラシホルダ後端面の前記スリット側には前記トーションスプリングの端部を退避可能な退避部が設けられ、
前記ブラシ後端面中央の前記スリットに対応する部位には平坦な押圧部が設けられるとともに、該押圧部より前記トーションスプリング側の少なくとも上下一方の端部に向けて前記ブラシの後端面と側面と上面または下面とに跨がる面取り部が設けられていることを特徴とする給電装置。
（２）前記退避部は前記トーションスプリングの端部を保持可能な溝から構成されていることを特徴とする（１）に記載の給電装置。
（３）前記ブラシホルダ後端面は、前記スリットの前記退避部側よりも反対側の方が前記ブラシ押圧方向に対して長く形成され、前記面取り部は前記ブラシホルダ後端面の前記退避部側に設けられていることを特徴とする（１）（２）に記載の給電装置。

前記の手段によれば、ブラシを押圧状態のトーションスプリングの作用側端部を、仮止め状態に容易に移行させることができる。

本実施形態において、本発明に係る給電装置は、車載用モータに使用されるものとして、図１および図２に示されているように構成されている。

このモータの給電装置１０はブラシホルダステー（以下、ステーという。）１１を備えている。ステー１１は絶縁性を有する樹脂が使用されて、平面視が四隅に円弧部を有する正方形板形状に一体成形されている。ステー１１は中央部に円形孔を開設されており、円形孔はモータの回転子に設けられるコンミテータ１２Ａを挿通するコンミテータ挿通部１２を形成している。

ステー１１の一端面（以下、上面とする。）にはプラス側ブラシホルダ１３およびマイナス側ブラシホルダ１４が、それぞれ垂直方向上向きに突設されている。両ブラシホルダ１３、１４は互いに周方向に９０度の位相差をとって、それぞれコンミテータ挿通部１２の中心の法線上に延在するように配されている。
プラス側ブラシホルダ１３とマイナス側ブラシホルダ１４とは同一形状に形成されて、コンミテータ挿通部１２の法線を基準に対称形状にそれぞれ配置されているので、以下、構成は一方のプラス側ブラシホルダ１３を代表にして、図３について説明する。

図３に示されているように、プラス側ブラシホルダ１３は本体２０を備えており、本体２０は略正方形の筒形状に形成されている。本体２０はステー１１の上面に直角に立設されており、本体２０は筒心をコンミテータ挿通部１２の法線に一致するように配されている。
本体２０の筒内径はブラシ収容室２１を形成している。ブラシ収容室２１は後記するブラシを筒心方向（以下、内外方向とする。）に摺動自在に嵌入されて保持し得る大きさに形成されている。また、ブラシ収容室２１は内外両端面をそれぞれ開放している。
本体２０はピグテール引出し用スリット２２を天井壁に一体的に開設されており、ピグテール引出し用スリット２２は内外方向に延在している。本体２０はトーションスプリング用スリット２３を片方の側壁に一体的に開設されており、トーションスプリング用スリット２３は内外方向に延在している。
ピグテール引出し用スリット２２およびトーションスプリング用スリット２３はコンミテータ挿通部１２側の壁を残した状態で外側端をそれぞれ開口している。

本体２０のピグテール引出し用スリット２２側の側壁後端面には、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａを係止可能な溝２４が没設されている。この溝（以下、退避溝という。）２４は、モータの組立時やメンテナンス時等にモータのコンミテータ１２Ａとブラシ３４との接触を回避するために、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａを仮止めしておくことにより、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａを退避可能な退避部を構成している。
本体２０の天井壁におけるピグテール引出し用スリット２２を挟んでトーションスプリング用スリット２３が設けられた側と、トーションスプリング用スリット２３が設けられた側壁における退避溝２４側とは、本体２０の内外方向の寸法が短くされた段部２５が設けられている。すなわち、本体２０の後端面は、退避溝２４が設けられた部分の天井壁と側壁とがブラシ３４押圧方向に相対的に短く形成されている。

本体２０のトーションスプリング用スリット２３が開設された側壁の後端面は、退避溝２４が没設された側（以下、第二側とする。）よりも退避溝２４が没設されない側（以下、第一側とする。）の方がブラシ押圧方向に相対的に長く形成されている。
本体２０のトーションスプリング用スリット２３が開設された側壁における相対的に長い第二側には、ガイド２６が設けられている。ガイド２６はトーションスプリング用スリット２３の第一側端面（上向き面）と一致している（面一になっている。）。

図１および図２に示されているように、ステー１１の上面には、トーションスプリング支持部としてのトーションスプリング支持柱（以下、支持柱という。）３０が一対、それぞれ直角に突設されている。両支持柱３０、３０は両ブラシホルダ１３、１４の側方の片脇に配置されている。両支持柱３０、３０は同一の円柱形状に形成されている。両支持柱３０、３０はトーションスプリング３２を外側に装着してそれぞれ保持している。
トーションスプリング３２は断面が円形の弾性線材をコイル形状にプレス加工されたブラシスプリングであり、一端部が作用側端部３２ａを構成し、他端部が反力側端部３２ｂを構成する。
ステー１１の上面には、一対のトーションスプリング係止柱（以下、係止柱という。）３１、３１がそれぞれ直角に突設されており、両係止柱３１、３１は一対の支持柱３０、３０に隣接した位置にそれぞれ配置されている。両係止柱３１、３１には各トーションスプリング３２の反力側端部３２ｂがそれぞれ係止されている。

ブラシホルダのブラシ収容室２１には、コンミテータ１２Ａに摺接するブラシ３４が内外方向に摺動自在に収納されている。ブラシ３４はブラシ粒子が成形型によって突き固められて焼成された導電体である。ブラシ３４は断面略正方形の棒形状に形成されており、ブラシ収容室２１に対して若干小さめに相似している。すなわち、ブラシ収容室２１とブラシ３４との間には適度なクリアランスが確保されている。
図３に示されているように、ブラシ３４後端面中央のトーションスプリング用スリット２３に対応する部位には平坦な押圧部３５が設けられているとともに、ブラシ３４の後端面とトーションスプリング用スリット２３側の面と後記するピグテール３７側の面（上面）との３面が交差する角部には、面取り部３６が面取り加工によって設けられている。
すなわち、図３（ｄ）に想像線で示されているように、面取り部３６の切り取られる部分は、ブラシ３４の後端面と側面と上面との３面がそれぞれ夾角９０度の頂部を形成する三角錐形状を形成し、当該三角錐の三角形底面はトーションスプリング用スリット２３の退避溝２４側である第二側（下向き面）に三次元に跨がっている。

モータが組み立てられた後においては、ブラシ３４後端面の押圧部３５にはトーションスプリング３２の作用側端部３２ａが係止され、トーションスプリング３２の反力側端部３２ｂは係止柱３１に係止される。トーションスプリング３２は反力側端部３２ｂにおいて係止柱３１に反力を取って、作用側端部３２ａにおいてブラシ３４に弾発力を付勢することにより、ブラシ３４の反対側端面（径方向内側端面）をコンミテータ１２Ａに押し付ける。

ブラシ３４の上面にはピグテール３７の一端が外側端面付近に配線されている。すなわち、ピグテール３７は一端部をブラシ３４の内部に埋め込まれて電気的に配線されており、ピグテール３７の配置は、ブラシ３４の外側端面に最も近い位置であって、ブラシ３４の内部に埋め込まれた先端が面取り部３６から露出しない位置に設定されている。つまり、ピグテール３７は面取り部３６に干渉しない範囲内で、ブラシ３４の有効長を最も確保することができる位置に配線されている。
ピグテール３７の他端はピグテール引出し用スリット２２を挿通されて、ブラシ収容室２１の外部に引き出され、給電装置１０のノイズ吸収素子としてのチョークコイル４０の端部にスポット溶着等で電気的に接続されている。
なお、符号５０は、給電装置１０に外部から電流を供給するための給電端子であって、
チョークコイル４０と電気的に接続されている。

次に、以上の構成に係るモータの分解時におけるブラシホルダおよびトーションスプリングの作用および効果を、図４に即して説明する。

図４（ａ）はコンミテータ１２Ａをコンミテータ挿通部１２内に位置させてブラシ３４をコンミテータ１２Ａに押圧させている時を示している。
この時には、ブラシ３４後端面の押圧部３５にはトーションスプリング３２の作用側端部３２ａが係止され、トーションスプリング３２の反力側端部３２ｂは係止柱３１に係止されているので、トーションスプリング３２は反力側端部３２ｂにおいて係止柱３１に反力を取って、作用側端部３２ａにおいてブラシ３４に弾発力を付勢することにより、ブラシ３４の反対側端面（径方向内側端面）をコンミテータ１２Ａに押し付けている。

図４（ｂ）はメンテナンス等でトーションスプリングを仮止め状態に復帰させる時を示している。
ブラシ３４を押し戻すように治具３８等によりブラシ３４の内側端面を押すと、ブラシ３４がブラシ収容室２１内を外側方向に治具３８の押し戻し力Ｆ１によって押し戻される。ブラシ３４の後退に伴って、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａはトーションスプリング用スリット２３内を移動しガイド２６に達し、ブラシ３４のさらなる後退に伴って、作用側端部３２ａはブラシ３４の押圧部３５から面取り部３６に移動し、面取り部３６の傾斜面（三次元）とトーションスプリング３２の弾発力Ｆ２との力関係によって面取り部３６に倣って上方に押し上げられ、段部２５に向けて導かれる。

図４（ｃ）はトーションスプリングが仮止め状態に復帰した時を示している。
この時には、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａは退避溝２４に仮止めされている。すなわち、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａがブラシ３４の押圧部３５から段部２５を介して退避されることにより、トーションスプリング３２はブラシ３４を押圧方向に付勢しない状態になっている。
また、ブラシ３４はブラシ収容室２１の内側方向への飛び出しは、ピグテール３７のフォーミング（癖付け）によって防止されている。

次に、メンテナンス後等のモータ組立時におけるトーションスプリング３２の押圧状態への移行作業を、図５に即して説明する。

図５（ａ）はブラシをコンミテータに押圧させる前を示している。
この時には、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａは退避溝２４に仮止めされている。すなわち、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａがブラシ３４の押圧部３５から退避されることにより、トーションスプリング３２はブラシ３４を押圧方向に付勢しない状態になっている。

図５（ｂ）はコンミテータ１２Ａをコンミテータ挿通部１２内に位置させてブラシ３４をコンミテータ１２Ａに押圧させる時を示している。
この時に、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａが本体２０の天井壁側から押されることにより、退避溝２４からブラシ３４の押圧部３５に掛け替えられる。
すなわち、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａが本体２０の天井壁側から押されると、作用側端部３２ａは退避溝２４から外れて、トーションスプリング用スリット２３の後端開口に落ち込み、ブラシ３４の押圧部３５に係止する。
例えば、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａが本体２０の天井壁側から強く押されても、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａはトーションスプリング用スリット２３の下側の側壁を延長されたガイド２６によってブラシ３４の押圧部３５に導かれて係止する。
つまり、本実施の形態によれば、ブラシ３４をコンミテータ１２Ａに押圧させる際に、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａを、仮止めのための退避溝２４からブラシ３４の押圧部３５へ確実に掛け替えることができる。

これに対して、図５（ｃ）に示されているように、本体２０の後端面に段部が設けられていない場合には、例えば、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａが本体２０の天井壁側から強く押されると、作用側端部３２ａがうまくトーションスプリング用スリット２３内に入らずに、その開口縁を越えて本体２０の後端面の反対側に到達してしまうために、トーションスプリング３２の作用側端部３２ａをブラシ３４の押圧部３５に係止させることができなくなることがある。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）ブラシの後端面とトーションスプリング用スリット側側面と上面とが交差する角部を三角錐形状に面取り加工して三次元の傾斜面をなす面取り部を設けることにより、メンテナンス時等にブラシの飛び出しを防止するためのスプリングをブラシの内側端面に押圧することにより、トーションスプリングの作用側端部を退避溝に自動的に掛け替えることができる。

（２）メンテナンス等に際して、トーションスプリングの作用側端部を退避溝に自動的に掛け替えることができるので、ブラシをトーションスプリングの付勢力に抗して外側方向に引き寄せた状態でトーションスプリングの端部を退避部に移動させる二つのアクション（操作または作業）が必要な従来の作業方法に比較して、作業性を向上させることができる。

（３）ブラシホルダ後端面にトーションスプリングの作用側端部を係止する退避部を設けることにより、メンテナンス時等においてトーションスプリングの作用側端部を確実に退避させておくことができる。

（４）退避部を退避溝によって構成することにより、トーションスプリングの作用側端部を確実に退避させておくことができるばかりでなく、トーションスプリングの作用側端部の不慮の移動を防止することができるとともに、ブラシホルダの後端面やトーションスプリングの作用側端部が出っ張るのを抑制することができ、しかも、退避部をブラシホルダと一体的に成形することができる。

（５）ブラシホルダ後端面をトーションスプリング用スリットの退避溝側よりも反対側の方がブラシ押圧方向に対して長くしてガイドを形成することにより、例えば、トーションスプリングの作用側端部がブラシホルダの天井壁側から強く押されても、トーションスプリングの作用側端部をガイドによってブラシの押圧部に導いて係止させることができるので、ブラシをコンミテータに押圧させる際に、トーションスプリングの作用側端部を、仮止めのための退避溝からブラシの押圧部へ確実に掛け替えることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、退避部は溝形状によって構成するに限らず、トーションスプリングの作用側端部を係止可能な平坦面または突起等によって構成してもよい。

なお、ブラシホルダ後端面のガイドは、トーションスプリングの仮止め状態を確実に解除するために構成される部位であるため、本発明の請求項１記載の発明においては必須な構成ではなく省略することもできる。

本発明の一実施の形態である給電装置を示す平面図である。 その右側面図である。 （ａ）は図１のａ−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の平面図、（ｄ）は分解斜視図である。 押圧状態から仮止め状態への作用を説明するためのブラシホルダの各一部省略断面図であり、（ａ）はブラシがコンミテータに押圧されている時を示しており、（ｂ）はトーションスプリングが仮止め状態に復帰される時を示しており、（ｃ）はトーションスプリングが仮止め状態に復帰した時を示している。 仮止め状態から押圧状態への作用を説明するためのブラシホルダの各一部省略断面図であり、（ａ）はブラシをコンミテータに押圧させる前を示しており、（ｂ）はブラシをコンミテータに押圧させる時を示しており、（ｃ）は比較例を示している。

符号の説明

１０…給電装置、１１…ブラシホルダステー、１２…コンミテータ挿通部、１３…プラス側ブラシホルダ、１４…マイナス側ブラシホルダ、
１２Ａ…コンミテータ、
２０…本体、２１…ブラシ収容室、２２…ピグテール引出し用スリット、２３…トーションスプリング用スリット、２４…退避溝（退避部）、２５…段部、２６…ガイド、
３０…トーションスプリング支持柱、３１…トーションスプリング係止柱、
３２…トーションスプリング、３２ａ…作用側端部、３２ｂ…反力側端部、
３４…ブラシ、３５…押圧部、３６…面取り部、３７…ピグテール、３８…治具、４０…チョークコイル、５０…給電端子。

Claims (3)

1. 回転子のコンミテータにブラシを接触させて回転子に電流を供給するための給電装置であって、
   前記コンミテータに向けて前記ブラシを保持するブラシホルダと、
   該ブラシホルダが設けられたブラシホルダステーと、
   前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧付勢するための端部を有するトーションスプリングと、
   前記ブラシホルダに近接して前記ブラシホルダステーに設けられたスプリング支持部と、を備え、
   前記ブラシホルダにはその後端側から先端側へ向けて前記トーションスプリングの端部が出入り可能なスリットが設けられるとともに、前記ブラシホルダ後端面の前記スリット側には前記トーションスプリングの端部を退避可能な退避部が設けられ、
   前記ブラシ後端面中央の前記スリットに対応する部位には平坦な押圧部が設けられるとともに、該押圧部より前記トーションスプリング側の少なくとも上下一方の端部に向けて前記ブラシの後端面と側面と上面または下面とに跨がる面取り部が設けられていることを特徴とする給電装置。
2. 前記退避部は前記トーションスプリングの端部を保持可能な溝から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記ブラシホルダ後端面は、前記スリットの前記退避部側よりも反対側の方が前記ブラシ押圧方向に対して長く形成され、前記面取り部は前記ブラシホルダ後端面の前記退避部側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の給電装置。

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