JP4179590B2

JP4179590B2 - 回転電機におけるブラシホルダ固定構造

Info

Publication number: JP4179590B2
Application number: JP2002173824A
Authority: JP
Inventors: 毅丸山
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004023861A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に搭載される各種アクチュエータの駆動部等の回転電機におけるブラシホルダ固定構造技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種回転電機のなかには、一側面にブラシを支持するホルダ部が形成されたブラシホルダは、外径側に延出するフランジ部が形成されたヨークの筒端部と、該筒端部に突当てられるフロントブラケットとのあいだに配設される構成としたものがある。このようなものにおいて、ブラシホルダは樹脂材を用いて構成されるが、フロントブラケットは金属製の部材で形成されることがあり、これらをヨークに組込む場合では、予めブラシホルダとフロントブラケットとを一体化し、該一体化したものをヨークに組込むようにすることが提唱される。この場合に、一体化の手段としては、ブラシホルダをモールド成形する際にフロントブラケットとなる部位をインサートして形成したり、それぞれ別個に用意した部材をリベットや螺子を用いて一体化する手段等が知られている。
ところが、前者のものでは、インサート型が高価なため製品コストが上ってしまうという問題の他、フロントブラケットに設けられる回転軸の軸受とブラシを保持するホルダ部とのあいだの沿面距離が短いため、軸受として高温条件下で油が浸出する焼結含油軸受を用いた場合では、ブラシに油が付着してブラシを異常摩耗させてコンミテータのスリットを目詰りさせてしまうという問題がある。また、後者の場合では、組付け作業が面倒なうえ、部品点数が増加してコストアップを招来するという問題がある。
そこで、図９に示すように、各部材をそれぞれ別個に形成する一方、樹脂製ブラシホルダ１１については、外周部に外径側に突出する突部１１ａを設け、該突部１１ａを、フロントブラケット１２とヨーク１３の筒端面１３ａとのあいだに挟持状に支持固定することが提唱される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このものでは、金属製のフロントブラケット１２とヨーク筒端面１３ａとのあいだの隙間に、樹脂製のブラシホルダ突部１１ａを挟み込む構成としているため、単にブラシホルダ１１を挟み込んだだけでは確りとした固定にはならない。そこで、フロントブラケット１２とヨーク筒端面１３ａとのあいだの隙間をブラシホルダ突部１１ａよりも大きく形成し、該大きな隙間に、突部１１ａとともにゴムパッキン１４等の弾性材からなる充填材を介装させることで、ブラシホルダ１１を押圧状に挟み込んで、ガタつきを抑えて位置ズレのない固定ができるようにしている。このため、ゴムパッキン１４等の別部材が必要になって、組込み作業が煩雑になるうえコストアップしてしまうという問題がある。
さらには、回転電機を長期にわたって使用することにより繰り返し高温−低温環境下におかれたような場合に、金属材で形成されたフロントブラケットとヨークに対し樹脂材からなるブラシホルダに熱応力が発生し、高温環境下で膨張したブラシホルダが低温環境下でガタついてしまうという問題があるうえ、真円度が損なわれる等の樹脂クリープを促進する惧れがあって問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、一端側面にブラシを支持するホルダ部が形成されたブラシホルダを、外径側に延出するフランジ部が形成されたヨークの他端側筒端面と、該ヨーク他端側筒端面に突当てられるフロントブラケットとのあいだに挟持状に支持固定するにあたり、前記ブラシホルダを、ヨーク筒内に嵌入する嵌入部と、該嵌入部外周の周回り方向複数箇所から、前記ヨーク他端側筒端面に当接するよう外径方向に突出する支持片部とを備えて形成し、フロントブラケットに、前記支持片部のヨーク他端側筒端面に当接する一端側面とは反対側の他端側面が外部に露出する状態で該支持片部を嵌入支持する切欠き部を形成した回転電機におけるブラシホルダ固定構造である。
そして、このようにすることにより、フロントブラケットとヨークとのあいだにブラシホルダを挟持状に支持するものでありながら、熱応力による影響を最小限にすることができて、温度変化があっても安定した支持固定ができる。
このものにおいて、本発明のヨーク筒端面と、ブラシホルダ支持片部のヨーク筒端面との当接面と、フロントブラケットの一端側面とは、略同一平面となる位置関係で配設されているものとすることができる。
さらに、このものにおいて、本発明のブラシホルダ嵌入部には、フロントブラケットに当接する当接面部が形成されているものとすることができる。
また、このものにおいて、本発明の当接面部は、ブラシホルダ支持片部の内径側部位に形成されているものとすることができる。
さらにまた、このものにおいて、本発明のブラシホルダは樹脂製とし、支持片部は、高温条件下での熱応力吸収部となっているものとすることができ、他部位の温度変化による熱膨張や収縮を低減できる。
さらに、このものにおいて、本発明の支持片部とヨーク筒端面とのあいだには、嵌入部をヨーク筒内側に押しやる曲げ力を付与するための曲げ力付与手段が設けられているものとすることができ、ブラシホルダの固定支持がより強固になる。
また、このものにおいて、本発明の曲げ力付与手段は、支持片部のヨーク当接面に形成された突出リブであるものとすることができる。
さらにまた、このものにおいて、本発明の突出リブは径方向に長く形成されているものとすることができる。
さらに、このものにおいて、本発明の支持片部は、径方向に対向して一対形成されているものとすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図８の図面に基づいて説明する。
図面において、１は車両に搭載されるアクチュエータを構成する回転電機の回転軸であって、該回転軸（アーマチュア軸）１は、一端部が有底筒状のヨーク２底面の軸受部２ａに軸受２ｂを介して回転自在に軸承され、他端部はヨーク２の筒開口端を覆蓋するべく配されるフロントブラケット３に配された軸受４を介して回転自在に軸承されている。そして、回転軸１の一端部側には、平板リング状のコア材を複数枚積層して構成されたアーマチュアコア５が一体的に外嵌され、該アーマチュアコア５にコイル６が巻装されている。また、回転軸１の他端側であってヨーク２開口端近傍部位には、コンミテータ７が一体的に外嵌されており、該コンミテータ７の外周面に周回り方向複数配されたセグメント７ａのライザ７ｂに、前記コイル６の端部が接続されており、このようにして回転電機のアーマチュアが構成されている。
尚、８はヨーク２の内周面に止着される一対の永久磁石である。
【０００６】
前記ヨーク２は、筒開口端部に外径側に延出するフランジ部２ｃが形成されているとともに、径方向に対向する周回り方向二箇所には、フランジ部２ｃから外径側に延出する状態で取付け片部２ｄが形成され、これら取付け片部２ｄに、螺子を挿通するための取付け孔２ｅがそれぞれ穿設されている。さらに、筒開口端部にはフロントブラケット３を仮支持するための折り曲げ片２ｆが、周回り方向四箇所において一体形成されている。尚、２ｇ、２ｈは、それぞれ前記永久磁石８の軸方向および周回り方向の位置決めをするための位置決め突起であり、２ｉは一対の永久磁石８を弾性的に保持するマグネットスプリングである。
【０００７】
また、前記フロントブラケット３は、ヨークフランジ部２ｃ外径と略等しい外形を有した平板状に形成されており、外周からはヨーク取付け片部２ｄに対向して取付け片部３ａが突出状に形成され、これら取付け片部３ａに、前記ヨーク取付け孔２ｄと連通して螺子が取付けられる取付け孔３ｂがそれぞれ穿設されている。そして、フロントブラケット３の軸芯部に貫通された貫通孔は、孔縁から軸方向他端側に延出する筒部が一体形成された貫通筒孔３ｃに形成されており、該貫通筒孔３ｃに、前記軸受４を介して回転軸１の他端部が軸承されるように設定されている。さらに、フロントブラケット３の外周縁部には、取付け片部３ａの周回り方向中間部に位置し、かつ、互いに径方向に対向する状態で矩形状に切欠かれた一対の切欠き部３ｄが形成されている。このとき、切欠き部３ｄは切欠き深さＨに設定され、切欠き底片３ｅ部位における内径Ｒ１は、ヨーク２の筒内周Ｒよりも小さくなるように設定されている。
【０００８】
９は、フロントブラケット３の一端側面（ヨーク２対向側面）とヨークフランジ部２ｃとのあいだに配されるブラシホルダ９であって、該ブラシホルダ９は樹脂材で一体形成されており、ヨーク２に内嵌するべくヨーク２内径に相当する外径を有した嵌入部（本体部）９ａには、軸芯部に位置して回転軸１が挿通するための貫通孔９ｂが開設されている。前記嵌入部９ａは、内径側の肉薄部に対し、外径側に形成されるリング状の肉厚部９ｃが、軸方向他端側（ヨーク２の開口側）に変位するように一体形成されている。
【０００９】
さらに、嵌入部９の軸方向一端側面には、径方向に対向して一対のホルダ部９ｄが形成されており、該ホルダ部９ｄにはブラシ１０が摺動自在に収容され、ブラシ１０の内径側端部がホルダ部９ｄから出没するように構成されている。そして、該ホルダ部９ｄの底面となる嵌入部９ａの外径側部位には、他端側に突出する突当て面部９ｅが形成されている。この突当て面部９ｅは、外径側の肉厚部９ｃと一体、かつ、面一となるように形成されており、突当て面部９ｅ部位における内径Ｒ２は、前記フロントブラケット切欠き部３ｄの底片３ｅ部位における内径Ｒ１よりも小径となるように設定されている。
さらに、嵌入部９ａのホルダ部９ｄに対して周回り方向に隣接する部位には、それぞれ端子支持部９ｆが軸方向に長く形成されており、これら端子支持部９ｆに、各ブラシ１０に植設されたピグテール１０ａが接続する端子板１０ｂがそれぞれ挿通支持されるように設定されている。尚、端子支持部９ｆの軸方向他端部は、フロントブラケット３に開設された端子引出孔３ｆに嵌入支持されており、端子板１０ｂは絶縁状態で外部に引き出されるように構成されている。また、嵌入部９ａのホルダ部９ｄに対し、端子支持部９ｆ形成部位とは反対側部位には、弾機支持部９ｇが一端側に向けて突出形成されており、ここに、ブラシ１０を内径側に向けて付勢するための捻り弾機（図示せず）が支持されるように設定されている。
尚、３ｇはブラシホルダ９の突起９ｊが無理嵌め状に嵌入される係合孔であって、該嵌入することによりブラシホルダ９とフロントブラケット３との抜止めができるように設定されている。
【００１０】
さらに、ブラシホルダ９には、各ホルダ部９ｄの外径側部位に位置して本発明の支持片部９ｈがそれぞれ一体形成されている。つまり、ホルダ部９ｄ形成部位の外径側の突当て面部９ｅ部位から外径方向に延出し、かつ、他端側に突出する状態で支持片部９ｈが一体形成されている。そして、この支持片部９ｈは、ブラシホルダ９の他端側面にフロントブラケット３を突当てたとき、丁度切欠き部３ｄに嵌入する大きさに設定されており、支持片部９ｈの他端側への突出量は、フロントブラケット３の板厚Ｓと同寸法に設定されている一方、外径方向への突出量は、フロントブラケット切欠き部３ｄの切欠き深さＨと同寸法に設定され、支持片部９ｈの一端側面がヨークフランジ部２ｃに当接するヨーク当接面となるように設定されている。そして、支持片部９ｈ部位における外径はヨークフランジ部２ｃ外径と同寸法となっている一方、内径はフロントブラケット切欠き部３ｄの底片３ｅにおける内径Ｒ１と同寸法となるように設定されており、支持片部９ｈの内径側に突当て面部９ｅが段差状に位置する位置関係となっている。これによって、フロントブラケット３を、切欠き部３ｄ形成部位に支持片部９ｈを嵌入するようにしてブラシホルダ９に突当てたとき、フロントブラケット３外径側部位が肉厚部９ｃに突当たるとともに、切欠き部底片３ｅ近傍部位が突当て面部９ｅに突当たるように設定されている。
さらに、各支持片部９ｈの前記ヨーク当接面には、径方向に長く突出するリブ９ｉが周回り方向に二本並列状に形成されている。
【００１１】
このように形成されたヨーク２、ブラシホルダ９、フロントブラケット３において、ヨーク２とブラシホルダ９とは、ヨークフランジ部２ｃの他端側面と、ブラシホルダ肉厚部９ｃの他端側面とが面一となり、しかも、支持片部９ｈとヨークフランジ部２ｃとが当接する状態で組み込まれるように設定されている。そして、このブラシホルダ９が組み込まれた状態のヨーク２の筒開口端部に、フロントブラケット３を突当てて、ヨーク２側に形成された折り曲げ片２ｆをエンドブラケット３の他端側面においてカシメ付けることにより、これら各部材の組み込みがなされている。
この組み込み状態において、ブラシホルダ９は、支持片部９ｈがフロントブラケット３の切欠き部３ｄに嵌め込まれており、該嵌め込まれた持片部９ｈを介してヨーク２とフロントブラケット３とのあいだに挟み込まれる状態で組み込まれている。これによって、ブラシホルダ９は、支持片部９ｈがヨークフランジ部２ｃに突当てられることにより、軸方向の位置決めがなされ、さらに、支持片部９ｈがフロントブラケット切欠き部３ｄに嵌め込まれることにより、周回り方向の位置決めがなされるように設定されている。
因みに、この組込み状態において、ブラシホルダ９のホルダ部９ｄは、フロントブラケット３が突当てられる突当て面部９ｅとは、肉厚部９ｃ肉厚分だけ軸方向一端側に変位した位置に形成されている。これによって、フロントブラケット３に支持される軸受４と、ホルダ部９ｄ形成位置とのあいだにクリアランスが形成されるようになっている。
【００１２】
さらに、前記組み込み状態において、ヨーク２筒端面であるフランジ部２ｃの他端側面と、ブラシホルダ９の支持片部９ｈの一端側面と、フロントブラケット３の一端側面とは、略同一平面となる位置関係となっており、フロントブラケット３は、ヨークフランジ部２ｃ他端側面と、ブラシホルダ９の肉厚部９ｃおよび前記突当て面部９ｅ等の当接面部とに当接するように設定されている。そしてこのとき、本実施の形態の支持片部９ｈのヨーク当接面には、ヨーク２側に突出する一対のリブ９ｉが形成されるている。該リブ９ｉは、本発明の曲げ力付与手段に相当しているが、本実施の形態においては、支持片部９ｈに外径方向に長い一対のリブ９ｉが周回り方向に並列して形成されている。このため、フロントブラケット３をヨークフランジ部２ｃおよびブラシホルダ9の当接面部に突当てたとき、支持片部９ｈには、前記支持片部リブ９ｉの突出分だけ他端側に押しやられるような方向の力が作用し、これによって、前記支持片部９ｈを他端側に押しやる力の反力として、嵌入部９ａを、ヨーク２筒内側（一端側）に押しやる方向の力（曲げ力）が作用し、これによって、ブラシホルダ９がヨーク２とフロントブラケット３とのあいだに強固に保持されるように設定されている。
尚、この状態において、フロントブラケット３は、リング状の肉厚部９ｃとともに、支持片部９ｈの内径側部位の突当て面部９ｅとに当接するように設定されているため、フロントブラケット３とヨーク２とによるブラシホルダ９の挟持状の支持が一層強固になるうえ、嵌入部９ａを一端側に押しやる方向の力が一層強く発生するようになっている。
【００１３】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、回転電機は、ヨーク２とフロントブラケット３とのあいだにブラシホルダ９を挟持状に保持するように組み込まれるが、この場合に、ブラシホルダ９には外径方向に突出してヨークフランジ部２ｃの他端側面に突当てられる支持片部９ｈが形成され、ヨークフランジ部２ｃに突当てられるフロントブラケット３には切欠き部３ｄが形成され、該切欠き部３ｄに支持片部９ｈを嵌入させる状態で挟持状の支持がなされている。このため、前述したように、ブラシホルダ９を、支持片部９ｈがヨークフランジ部２ｃに突当てられることにより軸方向の位置決めがなされ、さらに、支持片部９ｈが切欠き部３ｄに嵌め込まれることにより周回り方向の位置決めがなされた状態でヨーク２とフロントブラケット３とのあいだに支持できる。この結果、フロントブラケット３とブラシホルダと９とがそれぞれ別部品で構成されたものでありながら、ブラシホルダ９を位置決め状に支持することができる。さらにこのものでは、フロントブラケットとヨーク筒端面とのあいだに形成した隙間に、樹脂製のブラシホルダの外周に形成された突部を挟み込む構成とした従来のもののように、ゴムパッキン等の充填材を介装させる必要がないので組み込み作業の簡略化やコスト低下をも計ることができる。
【００１４】
さらにこのものでは、本実施の形態のブラシホルダ９は樹脂製であるが、ヨークフランジ部２ｃの他端側面である筒端面と、ブラシホルダ支持片部９ｈのヨーク筒端面との当接面と、フロントブラケット３の一端側面とは、略同一平面となる位置関係で配設されており、支持片部９ｈは嵌入部９ａとは軸方向に変位した部位に設けられている。しかも、ブラシホルダ９の支持片部９ｈは、周回り方向に間隙を存する状態で外径側に突出状に形成されており、かつ、図８（Ｂ）から明らかなように、支持片部９ｈのヨーク２との当接面である一端側面とは反対側の他端側面が外部に露出する構成となっている。このため、温度変化があった場合では、嵌入部９ａとは軸方向に位置ズレした支持片部９ｈに熱応力が集中し、特に支持片部９ｈの露出側部位において熱膨張や収縮等がなされることになって、嵌入部９ａに対する熱膨張や収縮の影響が低減されている。この結果、ブラシホルダの外周全域が挟持される従来のもののように、温度変化が大きい条件下で長期に使用したときにブラシホルダの支持状態がガタついてしまうような不具合がなくなり、ブラシホルダ９が位置ズレして真円性等が損なわれるような不具合を防止でき、長期にわたって優れた性能を保持することができる。
【００１５】
さらにこのものでは、支持片部９ｈのヨークフランジ部２ｃとの当接面に曲げ力付与手段に相当する一対のリブ９ｉが形成されているうえ、ブラシホルダ９にはフロントブラケット３に突当てられる当接面部が支持片部９ｈの内径部位にまで形成されている。このため、フロントブラケット３をヨークフランジ部２ｃおよびブラシホルダ９の当接面部に突当てたとき、フロントブラケット３によるブラシホルダ９の一端側への押圧力（ヨーク２への押し付け力）は、ブラシホルダ９の外周部全域にわたってなされている。この結果、支持片部９ｈがリブ９ｉの突出分だけ他端側に押しやられる反力として、嵌入部９ａをヨーク２筒内側（一端側）に押しやる曲げ力が一層大きく作用して、ヨーク２とフロントブラケット３とによるブラシホルダ９の保持力が強固になるとともに、ヨーク２の筒端部における封止性についても向上させることができる。
【００１６】
因みに、支持片部９ｈの外径方向への突出量を長くすることにより、嵌入部９ａへの曲げ力を大きくすることができるが、該曲げ力は、高温となる温度変化により熱応力と弾性率の低下のために減少し、このため、ブラシホルダ９の保持力が小さくなる。一方、前述したように、ブラシホルダ９は、温度変化による熱応力は支持片部９ｈにより吸収されるため、嵌入部９ａにおける熱応力の影響は殆ど考慮する必要はない。これらのことから、ブラシホルダ９の支持片部９ｈの外方への突出量については、予め高温時での保持力を得るための曲げ力を基準として設定しておくことにより、ブラシホルダ９の必要な保持力を確保できる。
【００１７】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、曲げ力付与手段としては、支持片部のヨーク当接面に形成されるリブを、周回り方向を向くように形成することもできる。このように、曲げ力付与手段は、支持片部とヨーク筒端面とのあいだに、支持片部を撓ませるような部材を設けることで構成することができ、これらのあいだに、例えば弾性材からなるスペーサを設けるような構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転電機の一部断面側面図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ回転電機の正面図、背面図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれヨークの正面図、側面断面図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれフロントブラケットの正面図、図４（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、背面図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれブラシホルダの背面図、正面図、図５（Ａ）におけるＸ矢視図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図５（Ａ）のＹ−Ｙ断面図、Ｚ−Ｚ断面図、図６（Ｂ）の要部拡大図である。。
【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれフロントブラケットにブラシホルダを組み込んだ状態の正面図、背面図である。
【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ要部の断面図である。
【図９】従来例における要部の断面図である。
【符号の説明】
１回転軸
２ヨーク
３フロントブラケット
４軸受
７コンミテータ
８ブラシホルダ
９ａ嵌入部
９ｄホルダ部
９ｅ突当て面部
９ｈ支持片部
９ｉリブ
１０ブラシ

Claims

一端側面にブラシを支持するホルダ部が形成されたブラシホルダを、外径側に延出するフランジ部が形成されたヨークの他端側筒端面と、該ヨーク他端側筒端面に突当てられるフロントブラケットとのあいだに挟持状に支持固定するにあたり、前記ブラシホルダを、ヨーク筒内に嵌入する嵌入部と、該嵌入部外周の周回り方向複数箇所から、前記ヨーク他端側筒端面に当接するよう外径方向に突出する支持片部とを備えて形成し、フロントブラケットに、前記支持片部のヨーク他端側筒端面に当接する一端側面とは反対側の他端側面が外部に露出する状態で該支持片部を嵌入支持する切欠き部を形成した回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項１において、ヨーク筒端面と、ブラシホルダ支持片部のヨーク筒端面との当接面と、フロントブラケットの一端側面とは、略同一平面となる位置関係で配設されている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項１または２において、ブラシホルダ嵌入部には、フロントブラケットに当接する当接面部が形成されている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項３において、当接面部は、ブラシホルダ支持片部の内径側部位に形成されている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項１、２、３または４において、ブラシホルダは樹脂製とし、支持片部は、高温条件下での熱応力吸収部となっている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項１、２、３、４または５において、支持片部とヨーク筒端面とのあいだには、嵌入部をヨーク筒内側に押しやる曲げ力を付与するための曲げ力付与手段が設けられている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項６において、曲げ力付与手段は、支持片部のヨーク当接面に形成された突出リブである回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項７において、突出リブは径方向に長く形成されている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。
請求項１、２、３、４、５、６、７または８において、支持片部は、径方向に対向して一対形成されている回転電機におけるブラシホルダ固定構造。