JP2011250659A - ブラシ付き電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダステイにカシメ固定されるブラシホルダの寸法精度を高めてブラシの振動により発生する異音を低減させることである。
【解決手段】ブラシホルダ４４の側壁４４ａのガイド壁部４３ａに対向する側の軸方向端部から軸方向に半分程度の範囲に固定脚部６１を一体に設け、この固定脚部６１をホルダステイ４３に設けた固定孔６２ａに挿通するとともに固定脚部６１の先端部を折り曲げてブラシホルダ４４をホルダステイ４３にカシメ固定する。また、ブラシホルダ４４の側壁４４ａのコンミテータに対向する側の軸方向端部から軸方向に半分程度の範囲に、固定脚部６１とは別に、位置決め脚部６３を設け、この位置決め脚部６３をホルダステイ４３に設けた位置決め孔６２ｂに圧入して側壁４４ａのコンミテータに対向する軸方向端部を精度良くホルダステイ４３に位置決めする。
【選択図】図８

Description

本発明は、アーマチュア軸に固定したコンミテータにブラシを摺接させ、このブラシを介してアーマチュアに駆動電流を供給するようにしたブラシ付き電動モータに関する。

車両に設けられるワイパ装置やパワーウインド装置の駆動源としてはブラシ付き電動モータが多く用いられている。

このようなブラシ付き電動モータはブラシとコンミテータとを備えており、ブラシはブラシホルダにより保持され、コンミテータに摺接する。ブラシホルダは真鍮等の金属板により一対の側壁と天壁とを備えた断面コの字のトンネル状に形成されており、ブラシはその先端をコンミテータに向けて突出させた状態となってブラシホルダに進退移動自在に保持される。ブラシホルダのブラシの後方側にはスプリング等のバネ部材が収容され、このバネ部材により付勢されることにより、ブラシはコンミテータに弾性的に摺接するようになっている。

ブラシを保持するブラシホルダは、通常、モータケースに装着された樹脂製のホルダステイに固定される。その固定構造としては、ブラシホルダをホルダステイにカシメ固定するものが一般的である。

例えば特許文献１に記載されるブラシ付き電動モータでは、ブラシホルダに各側壁と一体に固定片を設け、これらの固定片を基板（ホルダステイ）に設けた嵌合孔に挿通するとともに嵌合孔を貫通した固定片の先端部分を折り曲げて、ブラシホルダを基板にカシメ固定するようにしている。

特開２００３−８８０５１号公報

特許文献１記載のブラシ付き電動モータでは、固定片をブラシホルダの側壁の軸方向の中間部分の下端に設け、これらの固定片により、ブラシホルダを基板上へ位置決めするとともにその固定を行うようにしている。

しかしながら、このような構造では、固定片を基板にカシメ固定する際に、固定片に加えられる荷重により、各側壁の軸方向の両端部分が間隔を広げる方向に変形することになる。そのため、コンミテータに対向する側の軸方向端部における側壁とブラシとの間隔が大きくなり、モータ作動時にブラシが両側壁の間で回転方向に振動して異音を生じることになる。特に、ブラシ摩耗後にはブラシの振動が顕著になる。

本発明の目的は、ホルダステイにカシメ固定されるブラシホルダの寸法精度を高めてブラシの振動により発生する異音を低減させることにある。

本発明のブラシ付き電動モータは、アーマチュア軸に固定されたコンミテータと前記コンミテータに摺接するブラシとを備えたブラシ付き電動モータであって、前記アーマチュア軸を回転自在に収容するモータケースと、樹脂材料により形成され、前記モータケースに装着されるホルダステイと、金属板により一対の側壁と天壁とを備えた断面コの字形状に形成され、前記ホルダステイに固定されるとともに前記ブラシを進退移動自在に収容するブラシホルダと、前記ブラシホルダに収容され、前記ブラシを前記コンミテータに向けて付勢するバネ部材とを有し、前記ブラシホルダは、それぞれ一対の前記側壁の前記コンミテータに対向する軸方向の一端側に一体に設けられ、前記ホルダステイに設けられた位置決め孔に差し込まれて前記ブラシホルダを前記ホルダステイに位置決めする一対の位置決め脚部と、それぞれ一対の前記側壁の軸方向の他端側に一体に設けられ、前記ホルダステイに設けられた固定孔に挿通されるとともに先端部が曲げられて前記ブラシホルダを前記ホルダステイにカシメ固定させる一対の固定脚部とを有することを特徴とする。

本発明のブラシ付き電動モータは、前記一対の固定脚部には、前記ホルダステイに当接する突き当て部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシホルダの側壁のコンミテータに対向する側の軸方向端部側に側壁をホルダステイに位置決めするための位置決め脚部を設けるとともに、ブラシホルダをホルダステイにカシメ固定するための固定脚部を、側壁のコンミテータに対向する側とは反対側の軸方向端部側に位置決め脚部とは別に設けるようにしたので、ブラシホルダをホルダステイにカシメ固定する構造としても、ブラシホルダのコンミテータに対向する側の軸方向端部における側壁の寸法精度を位置決め脚部により維持することができる。これにより、ブラシをブラシホルダに確実に保持させて、モータ作動時におけるブラシの振動による異音を低減させることができる。

本発明によれば、一対の固定脚部にホルダステイに当接する突き当て部を形成するようにしたので、カシメによって一対の固定脚部を変形させる際に、一対の側壁が間隔を広げる方向に変形することを防止することができる。

本発明の一実施の形態であるモータ本体を備えたワイパモータの斜視図である。 図１に示すワイパモータの内部構造を示す断面図である。 図２に示すブラシユニットの詳細を示す正面図である。 ホルダステイに固定される前のブラシホルダの詳細を示す斜視図である。 ホルダステイのブラシホルダ固定部の詳細を示す正面図である。 ホルダステイにブラシホルダを装着した状態を示す正面図である。 図６におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （ａ）はブラシホルダをホルダステイに固定した状態を示す縦断面図あり、（ｂ）は同横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すワイパモータ１１は自動車等の車両に設けられるワイパ装置の駆動源として用いられるものである。このワイパモータ１１はモータ本体１２と減速機１３とを備え、これらが１つのユニットとされた減速機付きモータとなっている。

モータ本体１２としてはブラシ付き電動モータが用いられている。このモータ本体１２のヨーク１４は薄板鋼板等をプレス加工することにより有底筒状に形成されており、その内面には径方向内側に向けてＮ極、Ｓ極に着磁された一対のマグネット（永久磁石）１５が固定されている。

ヨーク１４の内部にはアーマチュア（電機子）１６が収容されている。アーマチュア１６の軸心に設けられるアーマチュア軸１７の一端はヨーク１４の底部に固定された軸受１８に支持され、これにより、アーマチュア１６はアーマチュア軸１７とともにヨーク１４の内部で回転自在となっている。

アーマチュア軸１７にはアーマチュアコア（電機子鉄心）２１が固定され、このアーマチュアコア２１のスロット２１ａには導線の重ね巻きにより複数のアーマチュアコイル（電機子巻線）２２が装着されている。

アーマチュア軸１７には、アーマチュアコア２１に隣接してコンミテータ（整流子）２３が固定されている。コンミテータ２３は、互いに絶縁された状態で回転方向に等間隔に並べて配置される複数のセグメント片２３ａを備えており、各セグメント片２３ａにはそれぞれ対応するアーマチュアコイル２２のコイル端が電気的に接続されている。

一方、減速機１３はアルミニウム合金等の金属材料によりバスタブ状に形成されたギヤケース（フレーム）３１を備えている。このギヤケース３１はモータ取付部３２とギヤ収容部３３とを備えている。

モータ取付部３２は有底筒状に形成され、その開口端においてヨーク１４の開口端に組み合わされている。ヨーク１４に組み合わされたモータ取付部３２はヨーク１４とともにモータ本体１２のモータケース３４を構成している。モータケース３４に回転自在に収容されるアーマチュア軸１７はその先端側の部分がモータケース３４からギヤ収容部３３に突出しており、これに対してアーマチュア軸１７に固定されたコンミテータ２３はモータ取付部３２の内部に配置されている。

ギヤ収容部３３はバスタブ状に形成されており、その開口部は樹脂製のカバー３５により閉塞されている。カバー３５により閉塞されたギヤ収容部３３の内部にはウォーム３６ａとウォームホイル３６ｂとを備えたウォームギヤ機構３６が収容されている。ウォーム３６ａはアーマチュア軸１７のギヤ収容部３３の内部に突出する部分の外周面に一体に形成されており、アーマチュア軸１７とともに回転するようになっている。ウォームホイル３６ｂはこの減速機１３の出力軸３７に固定されてギヤ収容部３３に回転自在に収容されており、その外周部においてウォーム３６ａに噛み合わされている。

モータ本体１２が作動すると、ウォームギヤ機構３６によりアーマチュア軸１７の回転が所定の減速比で減速されて出力軸３７から出力される。出力軸３７の先端はギヤケース３１から外部に突出しており、当該先端に図示しないワイパ装置のリンク機構が連結される。

なお、ギヤケース３１の内部には一対の軸受３８，３９が固定され、これらの軸受３８，３９によりアーマチュア軸１７の中間部分と先端部分とがギヤケース３１に回転自在に支持されている。

モータ取付部３２の内部には給電ユニットとして機能するブラシユニット４１が装着されている。図３に示すように、このブラシユニット４１はコンミテータ２３に摺接する一対のブラシ４２をホルダステイ４３に固定した一対のブラシホルダ４４により保持した構造となっている。

ホルダステイ４３はガイド壁部４３ａとベース部４３ｂとを備えており、これらを樹脂材料により一体に形成した構造となっている。ガイド壁部４３ａはモータ取付部３２やヨーク１４の断面形状に対応した断面略小判形の筒状に形成されており、ホルダステイ４３は、このガイド壁部４３ａの外面をモータ取付部３２の内面に接触させた状態となってモータ取付部３２の内部つまりモータケース３４の内部に径方向に位置決めされた状態で装着されている。ベース部４３ｂはアーマチュア軸１７の軸方向に垂直な板状に形成されており、その軸心にはアーマチュア軸１７やコンミテータ２３が挿通される貫通孔４３ｃが設けられている。

ブラシホルダ４４は、例えば真鍮板などの金属板を所定の形状に打ち抜き、これを曲げ加工して形成されており、互いに平行に配置される一対の側壁４４ａとこれらの側壁４４ａを連ねる天壁４４ｂとを備えた断面コの字のトンネル状に形成されている。各ブラシホルダ４４は、互いに貫通孔４３ｃつまりアーマチュア軸１７の軸心を中心としてアーマチュア軸１７の回転方向に位相を９０度ずらしてベース部４３ｂ上に配置されており、当該位置においてベース部４３ｂに固定されている。ホルダステイ４３に固定された状態では、ブラシホルダ４４のホルダステイ４３の中心側つまりコンミテータ２３側を向く軸方向の一端側は開口してブラシ４２の出入り口となっており、軸方向を向く他端側はホルダステイ４３のガイド壁部４３ａに対向して当該ガイド壁部４３ａにより閉塞された状態となっている。

なお、ブラシホルダ４４のホルダステイ４３への固定構造の詳細については後述する。

給電用であるブラシ４２は炭素や黒鉛等の導体によりブロック状に形成されており、それぞれ対応するブラシホルダ４４の内部に収容され、当該ブラシホルダ４４に軸方向（コンミテータ２３に接近・離反する方向）に向けて進退移動自在に保持されている。ブラシホルダ４４の内部にはバネ部材としてのスプリング４５が装着されている。スプリング４５はブラシ４２とホルダステイ４３のガイド壁部４３ａとの間に圧縮された状態で配置されており、このスプリング４５のばね力により、ブラシ４２はコンミテータ２３に向けて付勢されている。これにより、図２に示すように、ブラシ４２はコンミテータ２３の外周面に弾性的に接触（摺接）している。

ベース部４３ｂには一対の給電端子４６が配置されており、各ブラシ４２のピグテール４２ａはそれぞれ対応する給電端子４６に接続されている。なお、ピグテール４２ａはブラシホルダ４４の天壁４４ｂに設けられたスリット４７から引き出されて、ブラシ４２の進退移動に伴いスリット４７内を移動するようになっている。また、ブラシ４２のピグテール４２ａと給電端子４６との間には、それぞれチョークコイル（雑音防止素子）４８が接続されている。

モータ本体１２の作動を制御するために、ギヤケース３１の内部には制御基板５１が収容されている。この制御基板５１は、詳細は図示しないが、基板上にＣＰＵやメモリ、ＦＥＴ等の複数の電子部品が搭載された所謂マイクロコンピュータとしての機能を有するものとなっており、カバー３５の裏面に取り付けられた状態でギヤケース３１に収容されている。

各給電端子４６はリード部材５２を介して制御基板５１に電気的に接続されており、また、制御基板５１はカバー３５に設けられたコネクタ５３を介して車両に搭載されたバッテリ等の電源（不図示）やワイパスイッチ（不図示）に接続されている。

ワイパスイッチが操作されると、制御基板５１は、ワイパスイッチ等からの信号に基づき、電源から供給される駆動電流を給電端子４６に供給する。給電端子４６に駆動電流が供給されると、各ブラシ４２とコンミテータ２３とにより所定のタイミングで転流された駆動電流がアーマチュアコイル２２に供給され、これによりアーマチュア１６に電磁力が発生してアーマチュア軸１７が回転する。

次に、ブラシホルダ４４のホルダステイ４３への固定構造について説明する。

図４に示すように、ブラシホルダ４４には、これをホルダステイ４３に固定するために、一対の固定脚部６１が設けられている。これらの固定脚部６１は、それぞれ対応する側壁４４ａのガイド壁部４３ａと対向する側の軸方向の端部側つまり当該端部から側壁４４ａの軸方向の中間部分までの範囲を延出させることにより、それぞれ対応する側壁４４ａの下端（天壁４４ｂとは反対側の端）に当該側壁４４ａと一体に設けられている。また、それぞれの固定脚部６１は、側壁４４ａに対して垂直方向外側に突出して、ホルダステイ４３の表面に当接する突き当て部６１ａとともに突き当て部６１ａから側壁４４ａと平行に下方（天壁４４ｂとは反対方向）に向けて延びるカシメ部６１ｂとを備えたＬ字に曲がった板状に形成されている。

図５に示すように、固定脚部６１に対応して、ベース部４３ｂのブラシホルダ固定部６２には、一対の固定孔６２ａが設けられている。これらの固定孔６２ａは、それぞれ固定脚部６１の断面形状よりも僅かに大きく形成されている。

図６に示すように、ブラシホルダ４４をベース部４３ｂのブラシホルダ固定部６２に配置すると、固定脚部６１のカシメ部６１ｂが対応する固定孔６２ａに挿通される。図７に示すように、突き当て部６１ａがベース部４３ｂの表面に突き当たるまでカシメ部６１ｂが固定孔６２ａに挿通されると、カシメ部６１ｂの先端部はベース部４３ｂを貫通してベース部４３ｂの裏面側に突出する。ベース部４３ｂを貫通したカシメ部６１ｂの先端部を内側に向けて折り曲げる、つまりカシメ加工することにより、図８に示すように、ブラシホルダ４４は突き当て部６１ａとカシメ部６１ｂの先端部との間にベース部４３ｂを挟み込んだ状態となって、固定脚部６１によりホルダステイ４３にカシメ固定される。つまり、ブラシホルダ４４は、ガイド壁部４３ａと対向する軸方向の一端側において固定脚部６１によりホルダステイ４３にカシメ固定される。一対の側壁４４ａと一対のカシメ部６１ｂとの間には、それぞれ略直角に折り曲げられた突き当て部６１ａが形成されているので、カシメ部６１ｂをカシメ加工するときに、その変形が側壁部４４ａには直接及ぶことがなく、一対の側壁部４４ａの寸法精度を向上させることができる。

図４に示すように、ブラシホルダ４４には、固定脚部６１とは別に、一対の位置決め脚部６３が設けられている。これらの位置決め脚部６３は、それぞれ対応する側壁４４ａのコンミテータ２３と対向する側の軸方向の端部側つまり当該端部から側壁４４ａの軸方向の中間部分までの範囲を延出させることにより、それぞれ対応する側壁４４ａの下端に当該側壁４４ａと一体に設けられている。また、それぞれの位置決め脚部６３は、側壁４４ａから下方に延出して当該側壁４４ａと同一面状に形成されており、また、その軸方向の一方の側部は側壁４４ａのコンミテータ２３に対向する側の軸方向端部に連ねられている。

図５に示すように、位置決め脚部６３に対応して、ベース部４３ｂのブラシホルダ固定部６２には、一対の位置決め孔６２ｂが設けられている。これらの位置決め孔６２ｂの隙間寸法は位置決め脚部６３の厚み寸法と略同一に設定されている。

図６に示すように、ブラシホルダ４４をベース部４３ｂのブラシホルダ固定部６２に配置すると、位置決め脚部６３は対応する位置決め孔６２ｂに差し込まれる。このとき、位置決め脚部６３の厚み寸法と位置決め孔６２ｂの隙間寸法とが同一に設定されているので、図７に示すように、位置決め脚部６３は位置決め孔６２ｂに圧入されることになる。位置決め脚部６３が位置決め孔６２ｂに圧入されることにより、各側壁４４ａのコンミテータ２３側を向く軸方向の一端側は、位置決め脚部６３によりホルダステイ４３に精度良く位置決めされることになる。

ブラシホルダ４４に保持されるブラシ４２は、このブラシホルダ４４のコンミテータ２３に対向する側の軸方向の一端側においてブラシホルダ４４から突出し、コンミテータ２３に摺接する。そのため、モータ作動時にコンミテータ２３からブラシ４２に加えられる振動をブラシホルダ４４で確実に支持するためには、側壁４４ａのコンミテータ２３に対向する側の軸方向の一端側における寸法精度を高める必要がある。

これに対して、本発明では、ブラシホルダ４４をホルダステイ４３にカシメ固定するための固定脚部６１をブラシホルダ４４のガイド壁部４３ａに対向する側の軸方向端部から軸方向に半分程度の範囲で設けるとともに、側壁４４ａを位置決めするために固定脚部６１とは別に設けた位置決め脚部６３を、ブラシホルダ４４のコンミテータ２３に対向する軸方向端部から軸方向に半分程度の範囲で設けるようにしたので、ブラシホルダ４４を固定脚部６１によりホルダステイ４３にカシメ固定するようにしても、位置決めのみに用いられてカシメ加工されない位置決め脚部６３により、ブラシホルダ４４のコンミテータ２３に対向する側の軸方向端部における側壁４４ａの寸法精度を維持することができる。これにより、ブラシ４２をブラシホルダ４４に確実に保持させて、モータ作動時におけるブラシ４２の振動による異音を低減させることができる。

また、固定脚部６１と位置決め脚部６３とを、それぞれ側壁４４ａの一端側から半分程度の範囲に設け、固定脚部６１と位置決め脚部６３との間の隙間を小さくしたので、金属板を打ち抜いてブラシホルダ４４のブランクを形成する際における材料である金属板の歩留をよくすることができる。

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変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態においては、本発明を、ワイパモータ１１に用いられるモータ本体１２に適用した場合を示しているが、これに限らず、例えば車両のパワーウインド装置の駆動源として用いられるパワーウインドモータやラジエター冷却装置の駆動源として用いられるファンモータなどに用いるモータ本体に本発明を適用するようにしてもよい。

また、前記実施の形態においては、位置決め脚部６３を位置決め孔６２ｂに圧入するようにしているが、これに限らず、位置決め脚部が位置決め孔に所定の精度で位置決めされる構造であれば、圧入ではなく単に差し込むようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、位置決め脚部６３は、その側部を側壁４４ａのコンミテータ２３に対向する側の軸方向端部に連ねるように設けられているが、これに限らず、固定脚部６１よりコンミテータ２３側に配置されていれば、側壁４４ａのコンミテータ２３に対向する側の軸方向端部よりも内側に位置決め脚部６３を配置するようにしてもよい。

１１ ワイパモータ
１２ モータ本体（ブラシ付き電動モータ）
１３ 減速機
１４ ヨーク
１５ マグネット
１６ アーマチュア
１７ アーマチュア軸
１８ 軸受
２１ アーマチュアコア
２１ａ スロット
２２ アーマチュアコイル
２３ コンミテータ
２３ａ セグメント片
３１ ギヤケース
３２ モータ取付部
３３ ギヤ収容部
３４ モータケース
３５ カバー
３６ ウォームギヤ機構
３６ａ ウォーム
３６ｂ ウォームホイル
３７ 出力軸
３８，３９ 軸受
４１ ブラシユニット
４２ ブラシ
４２ａ ピグテール
４３ ホルダステイ
４３ａ ガイド壁部
４３ｂ ベース部
４３ｃ 貫通孔
４４ ブラシホルダ
４４ａ 側壁
４４ｂ 天壁
４５ スプリング（バネ部材）
４６ 給電端子
４７ スリット
４８ チョークコイル
５１ 制御基板
５２ リード部材
５３ コネクタ
６１ 固定脚部
６１ａ 突き当て部
６１ｂ カシメ部
６２ ブラシホルダ固定部
６２ａ 固定孔
６２ｂ 位置決め孔
６３ 位置決め脚部

Claims (2)

1. アーマチュア軸に固定されたコンミテータと前記コンミテータに摺接するブラシとを備えたブラシ付き電動モータであって、
   前記アーマチュア軸を回転自在に収容するモータケースと、
   樹脂材料により形成され、前記モータケースに装着されるホルダステイと、
   金属板により一対の側壁と天壁とを備えた断面コの字形状に形成され、前記ホルダステイに固定されるとともに前記ブラシを進退移動自在に収容するブラシホルダと、
   前記ブラシホルダに収容され、前記ブラシを前記コンミテータに向けて付勢するバネ部材とを有し、
   前記ブラシホルダは、
   それぞれ一対の前記側壁の前記コンミテータに対向する軸方向の一端側に一体に設けられ、前記ホルダステイに設けられた位置決め孔に差し込まれて前記ブラシホルダを前記ホルダステイに位置決めする一対の位置決め脚部と、
   それぞれ一対の前記側壁の軸方向の他端側に一体に設けられ、前記ホルダステイに設けられた固定孔に挿通されるとともに先端部が曲げられて前記ブラシホルダを前記ホルダステイにカシメ固定させる一対の固定脚部とを有することを特徴とするブラシ付き電動モータ。
2. 請求項１記載のブラシ付き電動モータにおいて、前記一対の固定脚部には、前記ホルダステイに当接する突き当て部が形成されていることを特徴とするブラシ付き電動モータ。

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