JP2016034690A - コミュテータ研磨工具および研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工具寿命を飛躍的に長寿命化した、ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を加工する研磨工具、および研磨方法を提供する。
【解決手段】燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具１００であって、円盤状部材１０１と、円盤状部材１０１の一端側１０１−１の平面に設けられた少なくとも１箇所のスリット１０２と、円盤状部材の一端側１０１−１の平面に設けられた窪みであって、円盤状部材１０１と同軸の円柱状形状を有する空洞部１０３と、円盤状部材の一端側１０１−１の平面に設けた研磨層１０４と、円盤状部材の他端側１０１−２の平面から突起し、円盤状部材１０１と同軸の円柱状形状を有するシャフト部１０５とからなる構成の研磨工具とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、コミュテータ研磨工具および研磨方法に関するものであって、更に詳細には、自動車のエンジン等に燃料を供給するために使用される燃料ポンプのブラシ付ＤＣモータのコミュテータであって、コミュテータのブラシ接触面部分を加工するための研磨工具、およびその研磨方法に関する。

自動車のエンジン等に燃料を供給するために使用される燃料ポンプとしては、例えば、特許文献１に開示されるようなものがある。 図１は特許文献１に開示された自動車用燃料ポンプの断面図を示すものであり、図１に基づいて代表的な自動車用燃料ポンプの構造について以下に説明する。

この自動車用燃料ポンプでは、円筒状のケーシング１の一端（右側）には吐出カバー部２が連結され、ケーシング１の他端（左側）にはボディ３およびカバーボディ１６等が連結されている。
ケーシング１の内部にはモータ部４のアーマチュア６が配置され、ケーシング１の内壁には一対のマグネット９，１０が固定され、アーマチュア６の回転軸１１がアーマチュア６の両端部から突出している。

回転軸１１のアーマチュア６の一端（右側）に突出する部分は軸受１２により支承され、軸受１２は吐出カバー部２の中央穴によって支持されている。
回転軸１１のアーマチュア６他端（左側）に突出する部分は軸受１３により支承され、軸受１３はボディ３の中央穴によって支持されている。

ボディ３とカバーボディ１６との間にはインペラ１４、スペーサ、インペラ１５が連設されており、回転軸１１のアーマチュア６他端（左側）に突出する部分はインペラ１４及びインペラ１５に連結され、これらによってポンプ部５が構成されている。

燃料はカバーボディ１６の吸込口１７を通してポンプ内へ吸い込まれ、ボディ３の流路１８を通じてケーシング１の内部に導かれ、更に吐出カバー２内部のカバー室２２に導かれるように構成されている。

吐出カバー部２の端部（右側）には、カバー室２２に導かれた燃料を外部に吐出するための逆止弁２０及び吐出口１９が配設されている。
また、吐出カバー部２に設けられた、ケーシング１の軸線と平行な２個の保持穴には、一対のカーボン製のブラシ８が軸方向に移動可能に挿入され、ブラシ８はコネクタ２１等を通して直流電源に接続されている。

回転軸１１のアーマチュア６一端（右側）に突出する部分には、アーマチュア６のコミュテータ７が取り付けられ、コミュテータ７の端面にブラシ８の端部が押し付けられようになっている。

そして、ブラシ側から見たブラシ付ＤＣモータのコミュテータ７の端面、即ちコミュテータ７の軸心に垂直なブラシ接触面の部分には、複数の整流子片２８の間隙にスリット２９が設けられている。（図２参照）

このコミュテータ７のブラシ接触面の部分は、コミュテータ７の軸心に垂直であって、平滑な面である必要があったため、従来コミュテータ７のブラシ接触面部分は、バイトによる切削加工によって仕上げ加工が行われていた。

しかし、コミュテータには、電気伝導度の優れた炭素材料が使用されるのが一般的であるが、この炭素材料は、切削性が良くなく、切削バイトの刃面の損耗が激しいことで知られている。 したがって、一回のバイト交換により切削加工できるコミュテータの数が少なく、加工装置のバイト交換に多大な時間を要するという問題があった。

特許文献１： 特開平５−７９４８９

本発明は、かかる観点に鑑みなされたものであり、コミュテータのブラシ接触面部分を加工するにあたり、工具寿命を飛躍的に長寿命化した研磨工具、およびその研磨方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点にかかる発明では、
燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具であって、
円盤状部材と、
円盤状部材の一端側の平面に設けられた少なくとも１箇所のスリットと、
円盤状部材の一端側の平面に設けられた窪みであって、円盤状部材と同軸の円柱状形状を有する空洞部と、
円盤状部材の一端側の平面に設けた研磨層と、
円盤状部材の他端側の平面から突起し、円盤状部材と同軸の円柱状形状を有するシャフト部と
からなる構成の研磨工具とした。

また、本発明の第２の観点にかかる発明では、第１の観点にかかる発明の燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
スリットは、円盤状部材の一端側の平面に設けられた空洞部から円盤状部材の外周部に亘って伸びている構成の研磨工具とした。

また、本発明の第３の観点にかかる発明では、第２の観点にかかる発明の燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
スリットは、円盤状部材の一端側の平面に設けられた空洞部から円盤状部材の外周部に亘って半径方向に直線状に伸びている構成の研磨工具とした。

また、本発明の第４の観点にかかる発明では、第３の観点にかかる発明の燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
スリットは、円盤状部材の一端側の平面に、円周方向６等分された位置に配置されている構成の研磨工具とした。

また、本発明の第５の観点にかかる発明では、第１乃至第４の観点にかかる発明のうちのいずれかの燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具を使用してコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する方法であって、
研磨工具を固定し、コミュテータを回転させながらコミュテータのブラシ接触面部分を研磨工具の研磨層を設けた円盤状部材の一端側の平面へ押当てる構成の研磨方法とした。

上述した発明の構成としたことにより、コミュテータのブラシ接触面部分を加工する研磨工具の寿命を飛躍的に長寿命化することができた。 また、工具交換のための段取り替え作業時間を短縮化することが可能となり、生産性の向上を図ることができた。

図１は、特許文献１に開示されている一般的な自動車用燃料ポンプの断面図を示したものである。 図２は、図１に示す自動車用燃料ポンプのコミュテータ部分を示したものであって、図中(a)は正面図を示したものであり、(b)は右側面図を示したものである。 図３は、本発明にかかる燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具を示したものであって、図中(a)は正面図を示したものであり、(b)は右側面図を示したものであり、(c)は左側面図を示したものである。

図３に基づき、本発明の実施形態にかかる燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具１００（以下、単に「研磨工具」とも呼ぶ）に説明する。

本発明にかかる研磨工具１００は、断面形状が円であり所定の厚さを有する円盤状部材１０１を備えている。
この円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）には、円周方向を６等分する位置に、６箇所のスリット１０２が設けられている。
また、円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）には、円盤状部材１０１と同軸の窪みであって、円柱状形状を有する空洞部１０３が設けられている。
更に、円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）には、研磨層１０４が設けられでいる。
また、円盤状部材１０１の他端側１０１‐２（図３では左側）の平面（端面）からは、円盤状部１０１と同軸の円柱状形状を有するシャフト部１０５が突起している。

上記円盤状部材１０１は、加工対象である燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータの径以上の径を有すれば良く、使用材料としては、特に限定されるものではなく、非鉄金属、スチール、セラミックス等を使用することができるが、本実施形態では、ステンレススチールを使用した。

円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）に設けたスリット１０２の断面形状や幅寸法、深さ寸法については特に限定されるものではなく、コミュテータのブラシ接触面部分を研磨工具によって研磨する際に発生する研磨粉を研磨面から除去できるものであれば良い。 したがって、スリット１０２の断面形状は加工性の良い矩形断面や半円状断面とすることもできる。

また、このスリット１０２は、上述した円柱状形状を有する空洞部１０３から円盤状部材１０１の外周まで伸びていることが望ましく、空洞部１０３から円盤状部材１０１の外周まで半径方向に直線状に伸びているものや、渦巻き状に伸びているものとすることができる。

また、本実施形態においては、スリット１０２は円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）において、円周方向を６等分する位置に、６箇所設けられているものとして説明したが、これに限定されるものではない。 スリット１０２は円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）において、１箇所のみ配置しても良いし、６以外の複数個所に設置するようにしても良い。 また、複数のスリット１０２を配置する場合、等分配置ではなく、不等分の間隔をあけて設置するようにしても良い。

円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）に設けられた、円柱状形状を有する空洞部１０３は、本研磨工具１００によってコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する際に、本研磨工具１００とコミュテータのブラシ接触面から突起した回転軸とが干渉するのを避けるために設けたものであり、この目的を達成することができる直径、深さの空洞部１０３であれば良い。 また、ここでいう円柱状形状を有する空洞部１０３とは、回転軸との干渉を避けることができる程度の円柱状に近い形状を有する空洞部１０３と定義されるものである。

円盤状部材１０１の一端側１０１‐１（図３では右側）の平面（端面）に設けられた研磨層１０４は、円盤状部材１０１の一端側１０１‐１外表面に砥粒を結合剤で固めて形成したものである。 この研磨層１０４を形成する砥粒、砥粒の粒度、結合剤の種類については、特に限定されるものではなく、一般的に研磨材に使用されているものの中から選択することができる。 すなわち、コミュテータのブラシ接触面部分の、必要となる最終的な仕上げ面粗度に応じて適宜選択することができる。

円盤状部材１０１の他端側１０１‐２（図３では左側）の平面（端面）に設けられた円盤状部材１０１と同軸の円柱状形状を有するシャフト部１０５は、本研磨工具１００によってコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する際に、本研磨工具１００を保持するためのものである。 従って、シャフト部１０５の寸法は、本研磨工具１００を堅固に保持することができるものであれば特に限定されるものではない。 また、ここでいう円柱状形状を有するシャフト部１０５とは、本研磨工具１００を堅固に保持することができる程度の円柱状に近い形状を有するシャフト部１０５と定義されるものである。

シャフト部１０５、円盤状部材１０１と一体的に加工しても良いし、円盤状部材１０１とは別に製作し、シャフト部１０５と円盤状部材１０１を螺子結合、溶接、又は接着等によって一体化させても良い。

次に、本研磨工具１００を使用して、燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する方法について説明する。
まず、本研磨工具１００のシャフト部１０５を加工機によってチャッキングして固定保持しておく。

次に、研磨加工対象である燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータとは反対側端面に突出した回転軸の軸心を、本研磨工具１００のシャフト部１０５の軸心と一致させるようにして加工機によって保持する。

次に、研磨加工対象であるコミュテータを所定回転数で回転させながら、所定押圧力で本研磨工具１００の研磨層１０４を設けた面に押し当て、所定寸法だけ研磨を行うことによって研磨工程を終了することができる。

本研磨工具１００を使用して燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分の研磨試験を実施したところ、本研磨工具１００の寿命としては３０，０００〜４０，０００個のコミュテータを研磨できる能力を有することが分かった。 従来、バイトによってコミュテータを加工した場合、バイトの寿命としては３，０００〜４，０００個のコミュテータを研磨できる能力しかなかったのに比べると、本研磨工具１００は、従来のバイトに比べ約１０倍の加工寿命を有していることが分かった。

本研磨工具１００が飛躍的な長寿命を有することとなった結果、本研磨工具１００を使用した場合、工具交換のための段取り替え作業時間を短縮化することが可能となり、生産性の向上を図ることも可能となった。

100 コミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具(本研磨工具)
101 円盤状部材
101-1 円盤状部材の一端側
101-2 円盤状部材の他端側
102 スリット
103 空洞部
104 研磨層
105 シャフト部

Claims (5)

1. 燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具であって、
   円盤状部材と、
   円盤状部材の一端側の平面に設けられた少なくとも１箇所のスリットと、
   円盤状部材の一端側の平面に設けられた窪みであって、円盤状部材と同軸の円柱状形状を有する空洞部と、
   円盤状部材の一端側の平面に設けた研磨層と、
   円盤状部材の他端側の平面から突起し、円盤状部材と同軸の円柱状形状を有するシャフト部と
   からなる研磨工具。
   
2. 請求項１に記載する燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
   前記スリットは、円盤状部材の一端側の平面に設けられた空洞部から円盤状部材の外周部に亘って伸びていることを特徴とする研磨工具。
   
3. 請求項２に記載する燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
   前記スリットは、円盤状部材の一端側の平面に設けられた空洞部から円盤状部材の外周部に亘って半径方向に直線状に伸びていることを特徴とする研磨工具。
   
4. 請求項３に記載する燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具において、
   前記スリットは、円盤状部材の一端側の平面に、円周方向６等分された位置に配置されていることを特徴とする研磨工具。
   
5. 請求項１乃至４に記載された燃料ポンプ用ブラシ付ＤＣモータのコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する工具を使用してコミュテータのブラシ接触面部分を研磨する方法であって、
   当該工具を固定し、コミュテータを回転させながらコミュテータのブラシ接触面部分を当該工具の研磨層を設けた円盤状部材の一端側の平面へ押当てることを特徴とする研磨方法。