JP2016019380A - ブラシ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシの整流子への接触状態を安定させる。【解決手段】ブラシ装置１０は、整流子２６の径方向外側に配置されたブラシホルダ３４と、ブラシホルダ３４内に設けられ、整流子２６の径方向に伸び縮みすることが可能とされたコイルスプリング３６と、を備えている。また、ブラシ装置１０は、ブラシホルダ３４内に設けられ、整流子２６に当接する整流子当接面５６と、コイルスプリング３６が当接すると共に整流子２６の軸方向に対して傾斜されたコイルスプリング当接面５８と、を有するブラシ３８を備えている。さらに、ブラシ３８は、コイルスプリング当接面５８からコイルスプリング３６側に向けて突出すると共にコイルスプリング３６側に向かうにつれて窄まるように形成された係合突起部６０を備えている。コイルスプリング３６が係合突起部６０に係合することによって、係合突起部６０がコイルスプリング３６の径方向内側に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、ブラシ装置に関する。

下記特許文献１には、ブラシを整流子に押圧させるためのブラシ装置が開示されている。このブラシ装置は、整流子に摺接するブラシと、当該ブラシを整流子の径方向に移動可能に収容するブラシホルダと、ブラシを整流子側に向けて付勢するコイルスプリングと、を備えている。また、コイルスプリングの一端及び他端は、ブラシホルダの後板及びブラシにそれぞれ回転不能に係合されている。これにより、ブラシホルダ内におけるブラシのがたつきが抑制されている。

特開２００３−２９９３２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された構成は、ブラシホルダ内におけるブラシのがたつきを抑制するという観点では有用な技術ではあるが、ブラシとコイルスプリングとの係合不良が生じると、ブラシと整流子との接触状態が安定しないことが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、ブラシの整流子への接触状態を安定させることができるブラシ装置を得ることが目的である。

請求項１記載のブラシ装置は、整流子の径方向外側に配置されたブラシホルダと、前記ブラシホルダ内に設けられ、前記整流子の径方向に伸び縮みすることが可能とされたコイルスプリングと、前記ブラシホルダ内に前記整流子の径方向に移動可能に設けられ、前記整流子に当接する整流子当接面と、前記コイルスプリングが当接すると共に前記整流子の軸方向に対して傾斜されたコイルスプリング当接面と、前記コイルスプリング当接面から前記コイルスプリング側に向けて突出すると共に前記コイルスプリング側に向かうにつれて窄まるように形成され、前記コイルスプリングが係合することによって前記コイルスプリングの径方向内側に配置される係合突起部と、を有するブラシと、を備えている。

請求項１記載のブラシ装置によれば、ブラシホルダ内に設けられたブラシがコイルスプリングによってコンミテータ側に付勢されることによって、ブラシの整流子当接面が整流子に当接する。

ここで、本ブラシ装置では、係合突起部が窄まるように形成されることにより、コイルスプリングが係合突起部の突出方向の先端面に乗り上げることが抑制される。これにより、係合突起部をコイルスプリングの径方向内側により確実に配置させることができ、ひいては、コイルスプリングをコイルスプリング当接面により確実に当接させることができる。

また、本ブラシ装置では、コイルスプリング当接面が傾斜されていることにより、コイルスプリングからブラシに入力される付勢力の分布を整流子の軸方向に沿って変化させることができる。これにより、コイルスプリングからの付勢力を受けたブラシに所定の方向へのモーメントが生じる。これにより、ブラシをブラシホルダ内において所定の方向へ傾けることができる。その結果、ブラシの整流子への接触状態を安定させることができる。

請求項２記載のブラシ装置は、請求項１記載のブラシ装置において、前記整流子当接面の少なくとも一部が、前記整流子の軸方向に対して前記コイルスプリング当接面と同方向に傾斜されている。

請求項２記載のブラシ装置によれば、整流子当接面においてコイルスプリング当接面と同方向に傾斜された部位を整流子へより早期に面接触させることができる。すなわち、本ブラシ装置によれば、ブラシの整流子への初期なじみ性を良好にすることができる。

本実施形態のモータを軸方向に沿って切断した断面を示す断面図である。 図１に示された２−２線に沿って切断したモータの断面を拡大して示す拡大断面図である。 図２に示された３−３線に沿って切断したブラシ装置等の断面を示す拡大断面図である。 図２に示された４−４線に沿って切断したブラシ装置の断面を示す拡大断面図である。 ブラシを示す側面図である。 ブラシを示す背面図である。

図１から図６を用いて、本発明の実施形態に係るブラシ装置について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のブラシ装置１０は、一例として電動パワーステアリング用のモータ１２に適用されている。以下、先ずモータ１２の概略の構成について説明し、次いでブラシ装置１０の詳細な構成について説明する。

（モータ１２の構成）
図１に示されるように、モータ１２は、略有底円筒状のモータヨーク１４を備えている。このモータヨーク１４の内周面には、２対の永久磁石１６が固定されている。また、モータヨーク１４の開放端側には、モータハウジング１８が設けられており、モータハウジング１８はモータヨーク１４の開放端を閉塞するようにモータヨーク１４に固定されている。

さらに、モータヨーク１４内には、永久磁石１６の内側において、アーマチャ２０が収容されており、アーマチャ２０は、回転軸２２と、アーマチャコア２４と、整流子２６とを含んで構成されている。回転軸２２は、モータヨーク１４と同軸上に配置されており、回転軸２２の軸方向一端部が、略円筒状の軸受２８を介してモータヨーク１４の底部に回転自在に支持されていると共に、回転軸２２の軸方向他端部は、略円筒状の軸受２８を介してモータハウジング１８に回転自在に支持されている。そして、回転軸２２の軸方向他端部には、連結部材３０が圧入されている。

アーマチャコア２４は、回転軸２２に固定されると共に、モータヨーク１４内に配置されている。導電性の巻線が、アーマチャコア２４の複数のティースの回りに巻回されることによって、当該ティースの回りにアーマチャコイルが形成されている。

整流子２６は、回転軸２２の軸方向他端側の部分に圧入によって固定されている。この整流子２６は、複数の整流子片３２を有しており、整流子片３２は整流子２６の外周面に同心状に配置されている。また、整流子２６の各整流子片３２は、隣接する整流子片３２同士が電気絶縁された状態で固定されており、アーマチャコイルの所定スロット毎に巻回された対応する巻線が、順次各整流子片３２に電気的に接続されている。

そして、モータハウジング１８とモータヨーク１４との間には、後述するブラシ装置１０が設けられている。

（ブラシ装置１０の構成）
図２に示されるように、ブラシ装置１０は、整流子２６の径方向外側に配置されており、このブラシ装置１０は、絶縁性の材料を用いて形成されたブラシホルダ３４と、ブラシホルダ３４内に設けられたコイルスプリング３６及びブラシ３８と、を含んで構成されている。なお、以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、整流子２６の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

ブラシホルダ３４は、軸方向を厚み方向とする円板状に形成されたベース部４０を備えている。また、ブラシホルダ３４は、ベース部４０の軸方向一方側の面からの軸方向一方側に向けて突出する一対の側壁部４２を備えており、この一対の側壁部４２は、径方向に沿って互いに平行に配置されている。図３及び図４に示されるように、ブラシホルダ３４は、一対の側壁部４２の突出方向の先端部を繋ぐ頂壁部４４を備えている。そして、頂壁部４４、一対の側壁部４２及びベース部４０によって囲まれた矩形筒状の空間Ａ内に、コイルスプリング３６及びブラシ３８が配置されるようになっている。また、当該空間Ａの軸方向への寸法Ｗ１及び周方向への寸法Ｗ２は、ブラシ３８の軸方向への寸法Ｂ１及び周方向への寸法Ｂ２、並びに、コイルスプリング３６の軸方向への寸法Ｄ１及び周方向への寸法Ｄ２よりも大きな寸法に設定されている。なお、頂壁部４４には、後述するブラシ３８に接続されたピッグテール５４をガイドするガイドスリット４４Ａが形成されている。また、頂壁部４４、一対の側壁部４２及びベース部４０の径方向外側の端部には、キャップ４６が取付けられている。

コイルスプリング３６は、所定の線径の鋼材が巻回されることによって形成されており、またコイルスプリング３６の両端末の形状はクローズドエンドとされている。このコイルスプリング３６が、圧縮された状態で（縮められた状態で）ブラシホルダ３４の上記空間Ａ内に配置されることによって、コイルスプリング３６がブラシ３８を整流子２６側に付勢するようになっている。

図５及び図６には、整流子２６と摺接する前の状態の（新品状態の）ブラシ３８が示されている。このブラシ３８は、金属粉末と非金属粉末とが混合された混合粉末が成形機によって所定の形状に形成された後、当該所定の形状に形成されたものが加熱焼結されることによって形成されている。

具体的には、図４、図５及び図６に示されるように、ブラシ３８は、軸方向を長手方向とする矩形ブロック状に形成されており、このブラシ３８の周方向の両端面は、ブラシホルダ３４内の上記空間Ａ内において側壁部４２と対向して配置される側壁面４８とされている。また、一方の側壁面４８と他方の側壁面４８とは互いに平行に延在している。

ブラシ３８の軸方向一方側及び他方側の端面は、ブラシホルダ３４の上記空間Ａ内において頂壁部４４及びベース部４０とそれぞれ対向して配置される頂壁面５０及び底壁面５２とされている。また、頂壁面５０と底壁面５２とは互いに平行に延在している。なお、頂壁面５０には、ピッグテール５４が接合されている。

図３、図５及び図６に示されるように、ブラシ３８の径方向内側の端面は、整流子２６に当接する整流子当接面５６とされている。この整流子当接面５６は、軸方向に対して一方側に傾斜された傾斜面５６Ａと軸方向に沿って延びる先端面５６Ｂと、を有して構成されている。これにより、整流子当接面５６の軸方向の中間部である傾斜面５６Ａと先端面５６Ｂとの境目には、段部５６Ｃが形成されている。

ブラシ３８の径方向外側の端面は、コイルスプリング３６の一方側の端部が当接するコイルスプリング当接面５８とされており、このコイルスプリング当接面５８は軸方向に対して一方側に傾斜されている。また、本実施形態では、コイルスプリング当接面５８と傾斜面５６Ａとが互いに平行に延在している。

また、ブラシ３８は、コイルスプリング当接面５８からコイルスプリング３６側に向けて突出する係合突起部６０を備えており、この係合突起部６０がコイルスプリング３６に係合する、即ち、係合突起部６０がコイルスプリング３６の径方向内側に配置されることによって、ブラシ３８に対するコイルスプリング３６の位置決めがなされるようになっている。また、係合突起部６０の周方向の両端面６０Ａが周方向に傾斜されることによって、また係合突起部６０の軸方向一方側の面６０Ｂが傾斜されることによって、係合突起部６０の形状がコイルスプリング３６側に向かうにつれて次第に窄まっている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１及び図３に示されるように、本実施形態のブラシ装置１０によれば、ブラシホルダ３４内に設けられたブラシ３８がコイルスプリング３６によって整流子２６側に付勢されることによって、ブラシ３８の整流子当接面５６が整流子２６に当接する。そして、整流子２６によってアーマチャコイルへの通電が切替えられることによって、アーマチャ２０が回転する。すなわち、モータ１２が回転する。

ここで、本ブラシ装置１０では、係合突起部６０がコイルスプリング３６側に向けうにつれて窄まるように形成されることにより、コイルスプリング３６が係合突起部６０の突出方向の先端面に乗り上げることが抑制される。これにより、係合突起部６０をコイルスプリング３６により確実に係合させることができ、ひいては、コイルスプリング３６をコイルスプリング当接面５８により確実に当接させることができる。

また、本ブラシ装置１０では、コイルスプリング当接面５８が傾斜されていることにより、コイルスプリング３６からブラシ３８に入力される付勢力（コイルスプリング３６からの付勢力）の分布を整流子２６の軸方向に沿って変化させることができる。これにより、コイルスプリング３６からの付勢力を受けたブラシ３８に、所定の方向へのモーメントＭを生じさせることができる。これにより、ブラシ３８をブラシホルダ３４内において所定の方向へ傾けることができる。その結果、本実施形態では、ブラシ３８の整流子２６への接触状態を安定させることができる。

また、本実施形態では、整流子当接面５６の一部が、整流子２６の軸方向に対してコイルスプリング当接面５８と同方向に傾斜された傾斜面５６Ａとされている。これにより、傾斜面５６Ａを整流子２６へより早期に面接触させることができる。すなわち、本ブラシ装置１０によれば、ブラシ３８の整流子２６への初期なじみ性を良好にすることができる。

なお、本実施形態では、整流子当接面５６の一部を整流子２６の軸方向に対してコイルスプリング当接面５８と同方向に傾斜させた例について説明してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、整流子当接面５６を軸方向に延在する平面状に形成した構成とすることもできる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…ブラシ装置，２６…整流子，３４…ブラシホルダ，３６…コイルスプリング，５６…整流子当接面，５６Ａ…傾斜面（整流子当接面の一部），５８…コイルスプリング当接面，６０…係合突起部

Claims (2)

1. 整流子の径方向外側に配置されたブラシホルダと、
   前記ブラシホルダ内に設けられ、前記整流子の径方向に伸び縮みすることが可能とされたコイルスプリングと、
   前記ブラシホルダ内に前記整流子の径方向に移動可能に設けられ、前記整流子に当接する整流子当接面と、前記コイルスプリングが当接すると共に前記整流子の軸方向に対して傾斜されたコイルスプリング当接面と、前記コイルスプリング当接面から前記コイルスプリング側に向けて突出すると共に前記コイルスプリング側に向かうにつれて窄まるように形成され、前記コイルスプリングが係合することによって前記コイルスプリングの径方向内側に配置される係合突起部と、を有するブラシと、
   を備えたブラシ装置。
2. 前記整流子当接面の少なくとも一部が、前記整流子の軸方向に対して前記コイルスプリング当接面と同方向に傾斜された請求項１記載のブラシ装置。

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