JP2010004727A - ブラシ保持装置及び直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造の簡略化と低コスト化を図りつつ、コイルばねの共振によるブラシの振動を回避するブラシ保持装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るブラシ保持装置は、コンミテータ２０に摺接するブラシ２２と、ブラシ２２をコンミテータ２０側に付勢するコイルばね２８と、ブラシ２２及びコイルばね２８を収納するブラシホルダ２４と、を備え、ブラシ２２は、コイルばね２８の一方側に押圧される押圧面２２ａを有し、ブラシホルダ２４は、コイルばね２８の他方側に押圧される底面２４ａを有し、押圧面２２ａと底面２４ａは、コンミテータ２０の回転方向に対してそれぞれ傾斜させることで、ブラシ２２をブラシホルダ２４の一側面側に押圧してコンミテータ２０の回転方向へのブラシ２２の振動を抑制すると共に、コイルばね２８の湾曲方向を規制して固有振動数の変動を回避することでブラシ２２の押圧方向への振動を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流モータのブラシ保持構造に係り、特に、ブラシの振動を防止するブラシ保持構造に関する。

直流モータにおいては、整流作用を得るためにブラシとコンミテータが一般的に用いられている。ブラシの保持装置としては、例えば、ブラシを収納するブラシホルダ内にブラシをコンミテータに弾性的に押圧するコイルばねを備えるものが知られている。
このようなブラシ及びブラシホルダにおいては、ブラシの側面とブラシホルダとの間に所定のクリアランスを有するため、コンミテータの回転時の摺接摩擦によりブラシホルダ内でブラシが振動することがある。ブラシホルダ内でブラシが大きく振動すると整流作用が悪化し、著しいときは整流火花が生じてブラシ寿命が極端に短くなることが知られている。

上記問題点に対する対策として、特許文献１若しくは特許文献２の技術が開示されている。これらの技術によれば、コイルばねによって押圧されるブラシの後端面を傾斜させることによりブラシをブラシホルダの一側面側に押圧している。このような構成とすることで、コンミテータとの摺接摩擦によるブラシの振動を抑制することができる。

特開２００６−３４０４７４号公報 特開平１０−１４６０２５号公報

上記特許文献１の技術によれば、ブラシの後端部に傾きを有するスペーサを設け、このスペーサを介してブラシをブラシホルダの一側面側に押圧することで、コンミテータの回転方向にブラシが振動することを抑制している。このとき、ブラシホルダ内のコイルばねは、スペーサの後端面の傾斜方向に沿って端部が湾曲し、コイルばねもこの端部を起点としてブラシホルダ内で湾曲して螺旋状に保持されている。特に、ブラシホルダ内のスペースに対してコイル外径の小さなコイルばねを用いた場合には、ブラシホルダ内でコイルばねは様々な形状に湾曲することになる。

このように、コイルばねがブラシホルダ内で湾曲して螺旋状に保持されるため、ブラシの摩耗が進行してブラシホルダ内の長さ方向のスペースが増えると、コイルばねは、ブラシホルダ内のスペースに合わせて任意の配置を取るため湾曲状態が変化する。コイルばねの湾曲状態の変化によって、見かけ上のばね定数が変化するためコイルばねの固有振動数が変動することになる。コンミテータ側からの加振周波数がこの固有振動数と合致するとコイルばねが共振してブラシが付勢方向に大きく振動する。このため、整流火花が生じてブラシ寿命が極端に短くなるという問題があった。また、スペーサを設けるため部品点数と組み付け工数が増加するためコストの低減が困難であるという問題があった。

一方、特許文献２の技術によれば、図９に示すように、ブラシ１０２をブラシホルダ１０４の一側面側に押圧することで、コンミテータ１００の回転方向にブラシ１０２が振動することを抑制している。スペーサを省き、コイルばね１０８で直接ブラシ１０２を押圧する構成であるため、部品点数や組み付けコストの上昇を抑えることができる。しかし、この場合もブラシホルダ１０４内のコイルばね１０８は、ブラシホルダ１０４内で湾曲して螺旋状に保持されている。このため、特許文献１の技術と同様に、ブラシ１０２の摩耗が進行してブラシホルダ１０４内の長さ方向のスペースが増えると、コンミテータ１００との間で整流火花が生じるとブラシ寿命が極端に短くなるという問題を有している。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、コイルばねの共振を回避するブラシ保持構造を提供することである。
また、本発明の他の目的は、構造の簡略化と低コスト化を図りつつ、ブラシの大きな振動を回避するブラシ保持構造を提供することである。

前記課題は、請求項１に係るブラシ保持装置によれば、コンミテータの外周側に摺接するブラシと、前記ブラシを前記コンミテータ側に付勢する付勢手段と、前記ブラシ及び前記付勢手段を進退動可能に収納するブラシホルダと、を備える直流モータのブラシ保持装置であって、前記ブラシは、前記付勢手段の一方の端部側と当接するブラシ押圧面を有し、前記ブラシホルダは、前記付勢手段の他方の端部側と当接するホルダ押圧面を有し、前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、互いに逆方向の傾斜角を有することにより解決される。

このように、付勢手段の両端部が当接するブラシ押圧面及びホルダ押圧面が互いに逆方向の傾斜角を有することで、付勢手段の湾曲する形状を限定することができる。このため、ブラシの摩耗が進行してブラシホルダ内の長さ方向のスペースが増えても、付勢手段の湾曲形状が少ししか変化せず、固有振動数の変動が少ししか生じないことから、ブラシの摩耗状態に関わらず、コンミテータ側からの加振周波数との共振を回避することができるブラシ保持構造が得られる。

具体的には、請求項２のように、前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、それぞれ前記コンミテータの回転方向に対して傾斜角を有すると好適である。
上記構成によって、付勢手段を、コンミテータの回転方向に湾曲させることができると共に、コンミテータの回転方向側に位置する、ブラシホルダの内側側面にブラシを押圧させることができる。そのため、ブラシの摩耗が進行してブラシホルダ内の長さ方向のスペースが増大しても、付勢手段の湾曲形状が少ししか変化せず、固有振動数が少ししか変動しないことから、ブラシの摩耗状態に関わらず、コンミテータ側からの加振周波数との共振を回避でき、さらに、コンミテータとの摺接により、コンミテータの回転方向に対してブラシが大きく振動することも防止することができるブラシ保持構造が得られる。

また、請求項３のように、前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、それぞれ前記コンミテータの厚さ方向に対して傾斜角を有すると好適である。
上記構成によって、付勢手段を、コンミテータの厚さ方向に湾曲させることができると共に、コンミテータの厚さ方向側に位置する、ブラシホルダの内側側面にブラシを押圧させることができる。そのため、ブラシの摩耗が進行してブラシホルダ内の長さ方向のスペースが増大しても、付勢手段の湾曲形状が少ししか変化せず、固有振動数が少ししか変動しないことから、ブラシの摩耗状態に関わらず、コンミテータ側からの加振周波数との共振を回避でき、さらに、コンミテータとの摺接により、コンミテータの厚さ方向に対してブラシが大きく振動することも防止することができるブラシ保持構造が得られる。

請求項４のように、前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、前記コンミテータの回転方向及び厚さ方向のいずれに対しても傾斜角を有する構成としてもよい。
上記構成によって、ブラシ及び付勢手段を常時２つの面に接した状態で保持することができる。ブラシがコンミテータの厚さ方向及び回転方向のいずれの方向にも振動すること抑えることができる。また、ブラシの摩耗に伴う付勢手段の湾曲状態の変化を抑える効果も高く、共振する周波数の範囲を狭めることができる。従って、ブラシの摩耗量に関わらず共振を効果的に回避することができるブラシ保持構造が得られる。

具体的には、請求項５のように、前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面の傾斜角度の大きさは、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対して両側方向に、ほぼ同じに構成されると好適である。
上記構成によって、付勢手段の湾曲形状を、固有振動数が変動しにくい左右対称形状に保つことができるため、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振をより効果的に回避することができるブラシ保持構造が得られる。

一方、請求項６のように、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ホルダ押圧面の傾斜角度に比べて、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ブラシ押圧面の傾斜角度の方が大きく構成されても好適である。
上記構成により、付勢手段を挟み込むホルダ押圧面とブラシ押圧面の傾きが異なる構成となるため、付勢手段を非対称に湾曲させることができる。付勢手段の湾曲形状を非対称とすることで、付勢手段の固有振動数を僅かに変化させることができ、付勢手段に共振を発生させる加振周波数の範囲を一層狭くすることができる。すなわち、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振をより効果的に回避することができるブラシ保持構造が得られる。

具体的には、請求項７のように、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ホルダ押圧面の傾斜角度に対して、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ブラシ押圧面の傾斜角度はほぼ２倍に構成されるとさらに好適である。
上記構成により、ホルダ押圧面の傾斜角度に対するブラシ押圧面の傾斜角度をほぼ２倍に設定することで、付勢手段の湾曲形状を非対称ながら規則的な仕様で設計できるため、設計や製造工程の煩雑化の防止やコスト低減を図ることができるブラシ保持構造が得られる。

さらに具体的には、請求項８のように、前記ブラシ押圧面には、前記付勢手段の一方の端部側を係止するブラシ突起部が形成されると好適である。
上位構成により、付勢手段の一方側の端部がブラシ側に固定されることで、ブラシ押圧面上での付勢手段の一方の端部側が振動することを抑えるとともに、ブラシの摩耗に伴う付勢手段の湾曲状態の変動を抑えることができる。従って、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振をより効果的に回避することができるブラシ保持構造が得られる。

前記課題は、請求項９に係る直流モータによれば、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のブラシ保持装置を有することにより解決される。
このように、本発明の直流モータは、請求項１乃至８の特徴を備えたものを得ることが可能となる。

請求項１に係るブラシ保持装置によれば、ブラシの摩耗に関わらず、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振を回避できるブラシ構造が得られる。
請求項２乃至４に係るブラシ保持装置によれば、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振によるブラシの付勢方向への振動、及び、コンミテータとの摺接によるブラシの振動を回避することができるブラシ構造が得られる。
請求項５乃至８に係るブラシ保持装置によれば、コンミテータ側からの加振周波数と付勢手段との共振をより効果的に回避できるブラシ構造が得られる。
請求項９に係る直流モータによれば、請求項１乃至８の特徴を備えた直流モータを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができることは勿論である。
以下の実施形態の説明において、ブラシ押圧面は押圧面２２ａに、ホルダ押圧面は底面２４ａにそれぞれ相当し、付勢手段はコイルばね２８に相当する。

（第１の実施形態）
図１乃至３は本発明に係る第１の実施形態を示し、図１は直流モータの概略説明図、図２はブラシ保持装置の断面説明図、図３はブラシの振動波形を示す説明図である。

先ず、図１に基づき、本発明の実施形態に係る直流モータ１の構成を説明する。
本実施形態における直流モータ１は、回転軸１０と、回転軸１０と一体に形成されたロータ１１と、ステータ１２と、これらを収納するハウジング１３とを備えている。
また、ロータ１１の一部には、コンミテータ２０がロータ１１と一体に設けられていて、ハウジング１３には、コンミテータ２０に向かって進退動可能に取り付けられたブラシ２２がコイルばね２８に付勢されてブラシホルダ２４に保持されている。

次に、図２に示すように、本実施形態に係るブラシ保持装置は、ブラシ２２をコンミテータ２０に押圧しつつ保持するものであり、ブラシ２２を進退動可能に保持するブラシホルダ２４と、ブラシ２２をコンミテータ２０に向かって付勢するコイルばね２８と、ブラシ２２と、を有して構成されている。また、ブラシ２２には通電用の不図示の導体が接続されている。

ブラシ２２は、コンミテータ２０に摺接して通電する部材であり、略矩形断面の角柱状に形成されている。従来この種の装置で用いられているものと同一の部材によって構成されている。ブラシ２２は、コンミテータ２０との摺接面２２ｂとは逆側の面である押圧面２２ａがコイルばね２８によって押圧されることで、コンミテータ２０側に常時付勢されている。

ブラシホルダ２４は、ハウジング１３側に固着され、ブラシ２２を進退動可能に収納する樹脂若しくは金属製の部材である。コンミテータ２０側の一端部が開口する一方、他端に底面２４ａを有する略矩形の筒状に形成されている。ブラシホルダ２４にブラシ２２を収納した状態で、ブラシ２２の外側面とブラシホルダ２４の内面とには隙間２６（クリアランス）が形成されるようになっている。この隙間２６は、ブラシ２４がブラシホルダ２４内を進退動できるように嵌合するための僅かな間隔である。

コイルばね２８は、圧縮コイルばねであり、ブラシホルダ２４のコンミテータ２０側とは逆側の底面２４ａと、ブラシ２２の押圧面２２ａに両端部が当接した状態で、ブラシホルダ２４の内側に収納されている。ブラシ２２は、コイルばね２８によって押圧面２２ａが押圧されて常時コンミテータ２０側に付勢されている。

ここで、ブラシホルダ２４の底面２４ａと、ブラシ２２の押圧面２２ａは、コイルばね２８の付勢方向に対してそれぞれ傾斜角を有して形成されている。底面２４ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度αを有し、一方、押圧面２２ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度βを有している。傾斜角度βは、底面２４ａの傾斜方向とは逆方向に傾斜している。すなわち、底面２４ａと押圧面２２ａの傾斜方向は、互いに逆方向（相対的に離間する方向）となっている。
コイルばね２８は、互いに逆方向に傾斜した当接面に両端部が支持されるため、ブラシホルダ２４の内側で円弧状に湾曲した配置となる。
なお、ブラシホルダ２４の側面部分と連続した一面を折り曲げて底面２４ａを構成してもよい。この場合、折り曲げ加工を施す部分が鈍角となるように、底面２４ａとブラシホルダ２４側面との連結部分が配設されると加工性の点で好適である。

また、底面２４ａの傾斜角度αと押圧面２２ａの傾斜角度βとは、傾斜方向が逆であるが同じ角度に構成されていて、傾斜量（傾斜角度）の絶対値で比較するとα＝βの関係となっている。底面２４ａの傾斜角度αと押圧面２２ａの傾斜角度βとが同じ傾斜量であるために、これらの面の間に狭持されるコイルばね２８は、左右対称の形状に湾曲することになる。

本実施形態に係るブラシ保持装置は、ブラシホルダ２４にコイルばね２８を収納して、ブラシ２４の押圧面２２ａをコイルばね２８に押し当てながらブラシホルダ２４に収納することで組み付けることができる。この際、押圧面２２ａと底面２４ａの傾斜方向を逆方向にすることで、コイルばね２８の湾曲形状を左右対称にすることができ、コイルばね２８に対しては特別な処理や取り扱いを要しないため良好な組み付け性を有している。

このような構成のブラシ保持機構の作用を説明する。
コイルばね２８は、逆方向に傾斜した底面２４ａと押圧面２２ａとに両端部を狭持されて、ブラシホルダ２４内で円弧状に湾曲している。そのため、ブラシ２２の摩耗が進行してブラシホルダ２４内の長さ方向のスペースが増えてもコイルばね２８の湾曲方向は変化しない。すなわち、コイルばね２８にかかる力の方向の変化が少なく、コイル有効部の付勢方向に対する傾きの変化に起因する見かけ上のばね定数の変動が生じにくく、固有振動数の変動を防止することができる。固有振動数の変動が小さくなることで、コイルばね２８の共振する周波数の範囲を狭くすることができる。よって、ブラシ２２の摩耗に関わらず、コンミテータ２０側からの加振周波数との共振を回避できるブラシ構造が得られる。

また、ブラシ２２の押圧面２２ａは、コンミテータ２０の回転方向（周回り方向）に対して傾斜しているため、コイルばね２８による押圧によって、ブラシ２２をブラシホルダ２４内の一側面側（コンミテータ２０の回転方向側に位置する側面）にブラシを押圧させることができる。そのため、コンミテータ２０の回転時の摺接摩擦によりブラシ２２がブラシホルダ２４内で、コンミテータ２０の回転方向に振動することも弱めることができる。
すなわち、本実施形態に係るブラシ保持装置によれば、コンミテータ２０の回転時の摺接摩擦によるブラシ２２のコンミテータ２０の回転方向の振動を抑えると共に、上述のように、コンミテータ２０側からの加振周波数との共振も回避できる。

さらに、ブラシホルダ２４内側の幅方向のスペースに対してコイルばね２８のコイル外径が極端に小さい場合には、本実施形態に係るブラシ保持装置においても、コイルばね２８は、ブラシホルダ２４内で複雑に湾曲することとなるが、コイルばね２８の両端の座巻き部分が当接する底面２４ａと押圧面２２ａがいずれも傾斜しているために両端部側の湾曲方向が固定される。そのため、ブラシ２２の摩耗の進行によってブラシホルダ２４内の長さ方向のスペースが増えても、コイルばね２８が取りうる湾曲状態は、従来のブラシ保持装置と比べて限定される。よって、固有振動数の変動量を小さな値にすることができ、共振を回避することができるブラシ構造が得られる。

図３は本実施形態に係るブラシ２２の振動波形を示している。
また、比較のため、図１０に従来のブラシ保持装置で発生する虞のあるブラシ１０２の振動波形を示す。
本実施形態のブラシ保持機構に係るブラシ２２は、従来のブラシ保持装置に係るブラシ１０２と比較して、ブラシの振動波形のピーク値とうねりが低減されている。
このように、本実施形態に係るブラシ保持機構は簡単な構造でありながら、コイルばね２８の共振によるブラシ２２の振動を効果的に抑制することができる。そのため、本実施形態に係るブラシ保持機構を備えた直流モータは、ブラシ２２の振動によるブラシ寿命の低下を防止することができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施形態に係るブラシ保持装置は、第１の実施形態と比べて、底面３４ａと押圧面３２ａの傾斜方向が異なっている。

本実施形態に係るブラシ保持装置での、底面３４ａは、コンミテータ２０の厚さ方向に対して傾斜角度α_２を有している。一方、押圧面３２ａは、コンミテータ２０の厚さ方向に対して、底面３４ａの傾斜方向とは逆方向に角度β_２傾斜している。すなわち、底面３４ａと押圧面３２ａの傾斜方向は、互いに逆方向（相対的に離間する方向）となっている。また、底面３４ａの傾斜角度α_２と押圧面３２ａの傾斜角度β_２は、傾斜方向が逆であるが同じ角度に設定されている。
このため、コイルばね２８は、ブラシホルダ３４の内側で、コンミテータ２０の厚さ方向に張り出した円弧状に湾曲した配置となる。

本実施形態によれば、ブラシ３２の押圧面３２ａがコンミテータ２０の厚さ方向に対して傾斜しているため、ブラシ３２は、コンミテータ２０側へ押圧されると同時に、コンミテータ２０の厚さ方向にも押圧される。第１の実施形態と異なり、コンミテータ２０の厚さ方向に押圧されることで、ブラシ３２がブラシホルダ３４内でコンミテータ２０の厚さ方向への振動を弱めることができる。
もちろん、コイルばね２８の固有振動数の変動を抑える効果も併せ有するため、第１の実施形態に係るブラシ保持装置と同様に、ブラシ３２の摩耗に関わらず、コンミテータ２０側からの加振周波数との共振を回避することができる。

上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、底面２４ａ，３４ａの傾斜角度α，α_２と押圧面２２ａ，３２ａの傾斜角度β，β_２とを同一の値として構成されているが、必ずしも同一角度に限定されることはない。例えば、押圧面２２ａ，３２ａの傾斜角度β，β_２を、底面２４ａ，３４ａの傾斜角度α，α_２よりも大きな値としてもよい。傾斜角度β，β_２を大きくすることで、コイルばね２８をブラシホルダ２４，３４の内側に、より大きな力で接触させることができ、コンミテータ２０から伝わる振動をコイルばね２８全体に伝わる前に低減することができる。

また、底面２４ａ，３４ａと押圧面２２ａ，３２ａの傾斜方向は上述した実施形態に限定されない。例えば、ブラシホルダ２４，３４の断面略矩形状の内側の対角線方向に、底面２４ａ，３４ａと押圧面２２ａ，３２ａをそれぞれ逆方向に傾斜させることで、ブラシ２２，３２をブラシホルダ２４，３４内側断面の対角方向に押圧できるため、第１の実施形態と第２の実施形態の効果を併せ有するブラシ保持装置を得ることができる。
底面２４ａ，３４ａと押圧面２２ａ，３２ａの傾斜方向を変更した構成例を第３乃至第５の実施形態として以下に説明する。

（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、底面２４ａ，３４ａと押圧面２２ａ，３２ａの傾斜方向をコンミテータ２０の回転方向又は厚さ方向として構成されている。しかしながら、底面２４ａ，３４ａと押圧面２２ａ，３２ａの傾斜方向としてはこれに限定されず、以下に示す構成を採用することができる。
図５は、本発明の第３の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図であり、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は縦断面図、図５（ｄ）は図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態に係るブラシ保持装置は、第１の実施形態及び第２の実施形態と比べて、底面４４ａと押圧面４２ａの傾斜方向が異なっている。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

底面４４ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度α_３１を有するとともにコンミテータ２０の厚さ方向に傾斜角度α_３２を有しており、一方、押圧面４２ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度β_３１を有するとともにコンミテータ２０の厚さ方向に傾斜角度β_３２を有している。そして、底面４４ａと押圧面４２ａとは互いに逆方向（相対的に離間する方向）に傾斜している。

上述のように構成されることで、ブラシ４２は、常時、２つの面に接した状態で保持される。従って、ブラシ４２がコンミテータ２０の回転方向及び厚さ方向のいずれの振動をも弱めることができるため、ブラシ４２の摩耗に関わらず、コンミテータ２０側からの加振周波数との共振を回避することができる。すなわち、第１の実施形態と第２の実施形態の効果を併せ有するブラシ保持装置を得ることができる。

ブラシ４４の摩耗に伴うコイルばね２８の湾曲状態の変化を抑える効果も高く、コイルばね２８の固有振動数の変動を効果的に抑えることができる。すなわち、コイルばね２８がブラシホルダ４４内側の２つの面と接し続けることで、湾曲状態が一層安定し、共振する周波数の範囲を狭めることができる。

なお、α_３１，α_３２，β_３１，β_３２はいずれも１５〜４５°の範囲であることが望ましい。傾斜角度を１５°以上にすることで、コイルばね２８をブラシホルダ４４の内側面に所定以上の荷重で接触（若しくは摺接）する傾斜を与えることができる。一方、傾斜角度を４５°以下にすることで、ブラシホルダ４４の内側面にコイルばね２８が大きな角度を有して当接することで不必要な折れ曲がりがコイルばね２８に生じることを防ぐことができる。

断面形状が略矩形上に形成されたブラシホルダ４４内側断面の対角線方向に対して、底面４４ａと押圧面４２ａとがハ字を描くように互いに逆方向にほぼ同じ角度だけ傾斜された構成となっているため、コイルばね２８は、ブラシホルダ４４内側の２つの面に接して対角線方向に円弧状に湾曲した配置となり、湾曲状態の変動を効果的に抑えることができる。
同時に、ブラシ４２は、コイルばね２８によってブラシホルダ４４内側断面の対角方向に押圧されるため、２つ方向からの付勢力によって押圧された状態で保持される。このため、ブラシ４２は、コンミテータ２０の回転方向／厚さ方向のいずれの方向にも過大な振動を防ぐことができる。

また、ブラシ４２が摩耗してもコイルばね２８の湾曲状態の変動が小さくなるため、ブラシ４２を押圧する付勢力（ブラシ荷重Ｐ）の変動が小さく安定的となる。従って、付勢力の下限値が一定な理想のブラシ荷重特性に近づけることができる。
図６に本実施形態におけるブラシ摩耗量Ｌに対するブラシ荷重Ｐの変化をプロットした図を示す。図６によれば、ブラシ荷重Ｐの下限値が従来と変わらない一方、ブラシの摩耗前の値である初期値と下限値の差が小さくなっていることがわかる。すなわち、良好なブラシ荷重の特性を有している。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図であり、図７（ａ）は横断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図７（ｃ）は縦断面図、図７（ｄ）は図７（ｃ）のＤ−Ｄ断面図である。
本実施形態に係るブラシ保持装置は、第３の実施形態と同じく、底面５４ａと押圧面５２ａとがコンミテータ２０の回転方向と厚さ方向のいずれの方向にも傾斜されている。ただし、底面５４ａと押圧面５２ａとの傾斜角度が異なっている。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

底面５４ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度α_４１、コンミテータ２０の厚さ方向に傾斜角度α_４２をそれぞれ有しており、一方、押圧面５２ａは、コンミテータ２０の回転方向に対して傾斜角度β_４１、コンミテータ２０の厚さ方向に傾斜角度β_４２を有している。そして、底面５４ａと押圧面５２ａとは互いに逆方向（相対的に離間する方向）に傾斜している。

断面形状が略矩形状に形成されたブラシホルダ５４内側断面の対角線方向に対して、底面５４ａと押圧面５２ａとが互いに逆方向に傾斜された構成となっている。このため、コイルばね２８は、ブラシホルダ５４内側の２つの面に接して対角線方向に円弧状に湾曲した配置となり、同時に、ブラシ５２は、コイルばね２８によってブラシホルダ５４内側断面の対角方向に押圧されるため、２つの面に接した状態で保持される。

また、傾斜角度α_４１（及びα_４２）よりも傾斜角度β_４１（及びβ_４２）の方を大きく形成すると底面５４ａと押圧面５２ａは異なる傾きになるために、コイルばね２８は非対称に湾曲することになる。さらに、底面５４ａの傾斜角度α_４１（α_４２）が大きいために、コイルばね２８はコンミテータ２０に近い側のブラシホルダ５４内壁（Ｃ−Ｃ断面線）に当接することになる。

本実施形態においては、傾斜角度α_４１（及びα_４２）の２倍の角度が傾斜角度β_４１（及びβ_４２）とほぼ等しく（２α_４１＝β_４１，及び２α_４２＝β_４２とする）構成されている。このときコイルばね２８の湾曲により生じる円環状の各コイル部の傾きは非対称ながら傾斜角度は規則的である。なお、本実施形態においても、α_４１，α_４２，β_４１，β_４２はいずれも１５〜４５°の範囲であることが望ましい。

本実施形態によれば、ブラシホルダ５４内のコイルばね２８の湾曲形状を非対称とすることで、コイルばね２８の固有振動数を僅かに変化させることができる。すなわち、コイルばね２８の湾曲の曲率が大きい部分と小さい部分とでは、コイル形状の違いから見かけ上のばね定数が変化し固有振動数にもわずかな差異が生じる。すなわち、コイルばね２８全体を共振させる固有振動数は、コイルばね２８の曲率の異なる２つの領域をいずれも共振させる振動数である必要がある、従って、コイルばね２８全体に共振を発生させる加振周波数の範囲を一層狭くすることができる。また、第１の実施形態や第２の実施形態においてもブラシ２２，３２側の傾斜角度を大きくすることで上記と同様の効果を得ることができる。
もちろん、本実施形態に係るブラシ保持装置においては、第３の実施形態で述べた作用効果も併せ有している。

なお、α_４１（β_４１）とα_４２（β_４２）を異なる角度として構成することもできる。コンミテータ２０の厚さ方向及び回転方向に傾ける角度を適宜変更することで、ブラシ５４が押圧される方向や押圧力を調整することができる。例えば、コンミテータ２０の厚さ方向の傾斜角度α_４１（β_４１）よりも回転方向の傾斜角度α_４２（β_４２）を大きくすることで、コンミテータ２０の回転方向の振動を効果的に抑えることができる。
また、円筒状（円形断面）の圧縮コイルばねであるコイルばね２８に代えて、縦横比が１未満の四角柱状（矩形断面）の圧縮コイルばねを用いた場合には、傾斜角度α_４１（β_４１）とα_４２（β_４２）を調整することにより湾曲方向による押圧力（付勢力）の違いを是正することができる。
なお、この場合も、傾斜角度β_４１（β_４２）よりも傾斜角度α_４１（α_４２）の方を大きく形成することで、上述の作用効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。図８（ａ）は横断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図、図８（ｃ）は縦断面図、図８（ｄ）は図８（ｃ）のＦ−Ｆ断面図である。
本実施形態に係るブラシ保持装置は、第３の実施形態と同じく、底面６４ａと押圧面６２ａとがコンミテータ２０の回転方向と厚さ方向のいずれの方向にも傾斜され、底面６４ａと押圧面６２ａとが互いに逆方向にほぼ同じ角度だけ傾斜されている。ただし、押圧面６２ａにはブラシ突起部６３を備えている点で第３の実施形態と異なっている。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

ブラシ突起部６３は、押圧面６２ａに設けられた突起であり、コイルばね２８の端部の内径よりも小さな直径を有する略円筒形状に形成されている。コイルばね２８の端部のコイル内側にブラシ突起部６３を挿入することで、コイルばね２８を所定の方向に湾曲させ、且つ、その端部が動かないように係止することができる。

コイルばね２８の一方側の端部がブラシ６２側に固定されることで、押圧面６２ａ上でのコイルばね２８端部の振動を抑えることができる。従って、コイルばね２８は共振しにくくなるため、コンミテータ２０側からの加振周波数との共振の回避に効果がある。
また、ブラシ６４の摩耗に伴うコイルばね２８の湾曲状態の変化を防ぐ効果も有するため、コイルばね２８の固有振動数の変動を抑えることができる。すなわち、一端部側が固定されることで、コイルばね２８の湾曲状態が一層安定し、共振周波数の範囲を狭めることができる。
もちろん、本実施形態に係るブラシ保持装置は、第３の実施形態で述べた作用効果も併せ有している。
なお、本実施形態に係るブラシ突起部６３は、ブラシ２２，３２，４２，５２にも適用することができる。

また、ブラシ突起部６３を、コイルばね２８の端部の内径よりも僅かに大きな直径として構成してもよい。コイルばね２８のコイル内側から押圧力を受けつつ固定できるため、コイルばね２８の回転を抑えた状態で係止することができる。このような、コイルばね２８の回転を抑えて係止可能な突起部を、押圧面６２ａと底面６４ａのいずれにも設けることにより、コイルばね２８にねじり応力を付加した状態で保持することができる。コイルばね２８の両端部にねじり応力を負荷した状態で、コイルばね２８の両端部を固定することで、コイルばね２８の取りうる湾曲形状をさらに限定することができる。同時に、ブラシ６２を常時、ブラシホルダ６４の内側面により安定的に摺接させることができるためブラシ６４の異常摩耗を防ぐことができる。なお、コイルばね２８の回転を抑えて係止可能な突起部は、上述した本発明に係るいずれの実施形態においても適用することができる。また、ネジなどによりコイルばね２８の端部側を突起部に係止することで強固に固定可能な構成としてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る直流モータの概略説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るブラシの振動波形を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るブラシ摩耗量に対するブラシ荷重の変化をプロットした図である。 本発明の第４の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。 本発明の第５の実施形態に係るブラシ保持装置の断面説明図である。 従来のブラシ保持装置の説明図である。 従来のブラシ保持装置で発生する虞のあるブラシの振動波形を示す説明図である。

符号の説明

α 底面の傾斜角度、β 押圧面の傾斜角度、１ 直流モータ、１０ 回転軸、１１ ロータ、１２ ステータ、１３ ハウジング、２０，１００ コンミテータ、２２，３２，４２，５２，６２，１０２ ブラシ、２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ 押圧面、２２ｂ 摺接面、２４，３４，４４，５４，６４，１０４ ブラシホルダ、２４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ，６４ａ 底面、２６ 隙間、２８，１０８ コイルばね、６３ ブラシ突起部

Claims (9)

1. コンミテータの外周側に摺接するブラシと、
   前記ブラシを前記コンミテータ側に付勢する付勢手段と、
   前記ブラシ及び前記付勢手段を進退動可能に収納するブラシホルダと、を備える直流モータのブラシ保持装置であって、
   前記ブラシは、前記付勢手段の一方の端部側と当接するブラシ押圧面を有し、
   前記ブラシホルダは、前記付勢手段の他方の端部側と当接するホルダ押圧面を有し、
   前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、互いに逆方向の傾斜角を有することを特徴とするブラシ保持装置。
2. 前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、それぞれ前記コンミテータの回転方向に対して傾斜角を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシ保持装置。
3. 前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、それぞれ前記コンミテータの厚さ方向に対して傾斜角を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシ保持装置。
4. 前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面は、前記コンミテータの回転方向及び厚さ方向のいずれに対しても傾斜角を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシ保持装置。
5. 前記ブラシ押圧面及び前記ホルダ押圧面の傾斜角度の大きさは、前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対して両側方向に、ほぼ同じに構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラシ保持装置。
6. 前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ホルダ押圧面の傾斜角度に比べて、
   前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ブラシ押圧面の傾斜角度の方が大きく構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラシ保持装置。
7. 前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ホルダ押圧面の傾斜角度に対して、
   前記付勢手段による付勢方向に垂直に交わる面に対する前記ブラシ押圧面の傾斜角度はほぼ２倍に構成されることを特徴とする請求項６に記載のブラシ保持装置。
8. 前記ブラシ押圧面には、前記付勢手段の一方の端部側を係止するブラシ突起部が形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のブラシ保持装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のブラシ保持装置を有することを特徴とする直流モータ。

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