JP4195861B2 - 機械を停止せずに取り外され得るブラシホルダ - Google Patents

Description

（関連出願への参照）
２００１年１２月１８日に出願された仮出願第６０／３４２，１７５号の優先権が主張されると共に、該仮出願は言及したことにより本明細書中に援用される
（発明の分野）
本発明はブラシ・アセンブリに関する。より詳細には、本発明は電気デバイスおよび／またはスリップリング・アセンブリにおいて使用され得るブラシホルダ・アセンブリに関する。

電気デバイスにおけるブラシの目的は、固定接点から移動接触表面へと電流を通過させることであり、逆の場合も同様である。ブラシおよびブラシホルダは、全てのサイズの発電機および電気モータなどの電気デバイスにおいて使用される。それらはまた、たとえば回転クレーンなどの回転機械上のスリップリング・アセンブリなどのスリップリング・アセンブリ上でも使用され得る。多くの電気デバイスにおけるブラシは、電流を通過させるべく導電表面と連続的に接触し得る黒鉛、炭素黒鉛、電気黒鉛、金属黒鉛などの導電材料から作成されたブロックまたは他の構造である。ブラシは典型的には、該ブラシから他の構造への電流経路を提供する一本以上の電気分路またはワイヤを含む。典型的にブラシ・アセンブリは固定ブラシと移動導電表面との間に連続的な接触を提供し、逆の場合も同様である。経時的に、たとえばブラシの接触表面は摩耗することから、該ブラシはサイズが減少しまたは更に短寸となる。故に、ブラシが摩耗したときでも連続的で良好な接触を許容すると共に迅速で安全なブラシ交換を可能とするブラシ・アセンブリを提供することが望ましい。

多くの設計態様において、動作の間にブラシを支持すべくブラシボックス型のブラシホルダが用いられる。上記ブラシおよびボックスは、ブラシがボックス内を摺動することで、該ブラシと該ブラシにより接触される導電表面との間に連続的接触を提供するように設計される。ブラシが摩耗する間に微細な粒子および／または塵埃が生成され得るが、これは近傍表面上および上記ブラシボックスの内側上に集積し得る。斯かる物質は上記ブラシボックスの内側上にブラシ材料の析出物を生成し得るが、該析出物は上記ボックス内におけるブラシの摺動移動を制限し、その結果、ブラシと接触表面との間の接触の品質は低下し得る。故に、ブラシの移動における斯かる制限を緩和し得るブラシ・アセンブリを提供するのが望ましい。付加的に、電流が上記ボックスを通過するのを許容しないことにより、上記ボックスの表面の電食または上記ボックスの表面上における析出物の集積などの悪影響であって該ボックス内におけるブラシの移動を制限し得る悪影響を回避するブラシ・アセンブリを提供するのが望ましい。

更に、典型的に斯かるボックスは、ばねが上記ブラシを導電表面に対して押圧するのを可能とすべく使用されるバック・プレートを含む。故に、バック・プレートを必要とせずに機能し得るブラシ・アセンブリを提供することも望ましい。

一定の場合、ブラシは交換を必要とするほどに摩耗することもある。たとえば発電などの一定の場合、ブラシを交換すべく移動導電表面の動作を停止することは困難でありまたは不経済であり得る。しかし、ブラシと導電表面との間の相対運動が進行している間にブラシを取り外すと、ブラシと導電表面との間にアーク発生のリスクが生じ、または、他の
構成要素において偶発的に電流を短絡させるリスクが生じ得る。故に、近傍のコレクタ・リング、整流子または他の移動部材の停止を必要とせずに、摩耗したブラシを安全にかつ容易に取り外して交換し得るブラシ・アセンブリを提供するのが望ましい。

幾つかの実施形態の例は、ナットまたはボルトなどの取付け金具を取り外すことなく使用状態から容易に解放され得るブラシホルダおよびブラシに関する。付加的な好適実施形態は、当該アセンブリが取り外されるときに当該ブラシホルダ内にブラシを保持する機構を提供するブラシホルダに関する。斯かる幾つかの実施形態において上記ブラシは取り外しの間において上記ブラシホルダ・アセンブリ内に収容されることにより、取り外しの間における取り扱いおよび制御が更に容易であるより収容的なシステムが提供され、それにより、取り外しプロセスの間における電流の流れの偶発的な短絡の可能性が減少される。付加的に斯かる幾つかの実施形態において、更に収容的な上記システムによれば、上記ブラシ・アセンブリの取り外しおよび／またはブラシの交換または修理などの作業が更に短時間内にかつ相当に容易に実施され得る。

他の実施形態の例は、交換可能な接点システムを含むブラシホルダに関する。幾つかの好適実施形態は、バック・プレートに対する必要性を排除するとともに、ブラシばねを取付けるアセンブリに関する。他の好適実施形態は、電流がブラシボックスを通らない様に電流の流れを制御する絶縁方式を用いるブラシホルダに関する。

幾つかの実施形態の例は、上記ホルダが所定位置にロックされて留まるのを保証するロック構造に関する。幾つかの好適なロック構造は、オーバーセンター力（ｏｖｅｒ−ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒｃｅ）を克服する力が付与されなければ解放されないオーバーセンターばねまたは張力負荷要素を含む。幾つかの好適なロック構造は、ブラシホルダのヒンジ状部分または回動部分と相互作用する安全タブであって、該安全タブを解放または移動すべく安全解放要素が使用されなければ上記ヒンジ状部分または回動部分の動作を阻止する安全タブを含む。

付加的実施形態は、ブラシの取り外しの間において、該ブラシと導電表面との間の相対運動を継続し乍ら、上記ブラシと上記導電表面との間のアーク発生を防止する特徴を含む。幾つかの実施形態は、ブラシが摩耗したときにブラシホルダ構造内の導通機構および／または張力機構の交換を許容することで斯かる要素の保守プロセスを簡素化する機構を含む。斯かる幾つかの実施形態は、上記アセンブリ内に含まれたブラシボックスの内側に対し、清掃およびメンテナンスのために迅速で自由なアクセスを提供する。

以下の詳細な説明は、異なる図面において同様の要素が同様の様式で付番される各図面を参照して読破されるべきである。必ずしも一定の縮尺ではない各図面は選択された実施形態を示すが、発明の有効範囲を制限することは意図していない。一定の場合において各図面の性質は高度に概略的である。種々の要素に対しては構成、材料、寸法および製造プロセスの例が提供されるが、斯かる要素が特定の製造業者に限定されることを意図してはいない。当業者であれば、提供された多くの例が、利用され得る適切な代替物を有することを認識し得よう。

本明細書中で用いられるように、“上部”および“下部”という語句は単に、各図面および各請求項の説明に対する参照の基準系を提供し得る例示的な語句であることが意図される。本明細書中においては、要素を単に“上下逆”に載置しても発明概念は変更されない。また本明細書中で用いられるように、“ボックス”という語句は特定の構造または囲繞体を参照してはいない。幾つかの図に示されたように、ボックスは、第１側面と、第２
側面と、該第１および第２側面の間に取付けられ且つ両者に対して略々直角とされた中央部分とを含み得る。多くの場合にボックスという語句は、別の要素を幾つかの側面で囲繞し得る遮蔽物または他の材料片を指す。“近傍の”という語句は比較的に非常に接近することを包含するが、相互に近傍である２つの要素間の接触は意味しない。

以下の詳細な説明は、多数の別個の発明および発明概念を記述するものと確信される。以下の発明の各々は本明細書中において、ひとつの例示的実施形態の異なる見地として示される。以下において詳述される幾つかの発明は、種々の課題を達成すべく相互から独立して使用され得る。それらが個々の例において共に包含されたとしても、任意のひとつの発明が、本明細書中に開示された他の任意の発明概念と共に使用される必要があると解釈されるべきではない。

図１は、下側取付けブロック１６に対する係合形態にあるビーム１４を示す一例示的実施形態に係るブラシホルダ・アセンブリの斜視図である。本明細書中で用いられるように係合形態とは、ブラシ１２などのブラシをコレクタ・リングまたは整流子の表面などの導電表面１３に接触するように載置して、コレクタ・リングまたは整流子からの電流を導通するようにブラシホルダ・アセンブリが構成される形態である。ブラシ１２を幾つかの側面においてブラシボックス１０が囲繞し、該ボックスはビーム１４に固着される。ボックス１０はブラシ１２の外側面に摺動的に係合し得る内側面を含み、且つ、該ボックスは、ビーム１４が下側取付けブロック１６に対する係合形態であるときに上記ブラシが表面１３と接触するように付勢されるのを可能にする。ビーム１４は、下側取付けブロック１６に対して蝶番式に取り付けられる（以下「蝶着される」とする）。幾つかの実施形態においてビーム１４は、下側取付けブロック１６から完全に取り外され／分離され得る。たとえばビーム１４は、下側取付けブロック１６における溝内に嵌合する一本以上の支柱を含み、該支柱はビーム１４の一部であって回動線Ｘを画成する一本以上の支柱を含み得るという該ビーム１４の一部である。

ビーム１４はまた、上側ビーム１８に対しても蝶着される。該蝶着は、回動線Ｙを中心とする。上側ビーム１８は上側取付けブロック２０に連結されることで、回動線Ｚに対応する別のヒンジを形成する。図２において更に良好に見られるように、上側取付けブロック２０は下側取付けブロック１６に係合する。ビーム１４に対しては安全捕捉部２２も固定されると共に、該安全捕捉部は回動線Ｙを通り上側ビーム１８の横側を通るべく延在する。安全捕捉部２２の一部は、上側ビーム１８の一部である棚部３０と係合し得る。ノッチ３２もまた、上側ビーム１８の一部である。安全捕捉部２２およびノッチ３２を用いる特徴および方法の幾つかの代表例は、図７乃至図９および図１５Ａ乃至図１５Ｂに関する説明文において以下で更に言及される。

図１には、たとえば図４Ａ乃至図４Ｂに示されたようにビーム１４に取付けられたブラシばね２４も示される。ブラシばね２４は図３において以下に言及されるようにブラシ１２に対して張力を提供することで、コレクタ・リングまたは整流子の表面の如き導電表面１３に向けて該ブラシを付勢する。上記ブラシに係合するボックス１０の各内側面は、ブラシ１２が該ボックス内で摺動可能にするように適合または構成される。ブラシ１２からの電気信号に対する電流経路は、一個以上のブラシ導体または分路２６が提供する。一定の用途においては、たとえばブラシボックス１０の表面の電食を低減するために、ブラシ１２からの電流を、ボックス１０を通過させずに別の箇所へと導向することが有用であり得る。示されたようにブラシ導体２６は、図５乃至図６において更に強調されるように幾つかの実施形態において配備される電流経路の別の部分である端子２８に連結される。

図１において言及された種々の要素は、種々の適切な材料の任意のものにより構成され得る。幾つかの実施形態においてはボックス１０、ビーム１４、下側取付けブロック１６
、上側ビーム１８および上側取付けブロック２０の内のひとつ以上が、たとえば加熱処理されたステンレス鋼などのステンレス鋼の如き金属により構成されることで、高強度、耐久性および耐食性を提供し得る。但し、他の金属、非金属、プラスチックおよび／または複合材料などの他の材料も使用され得る。幾つかの実施形態においては異なる部材は異なる特性を有する異なる材料とされ得るものであり、たとえばボックス１０は非導電性で軽量の複合材料とされ得る一方、設計態様における最大力に耐えるべきビーム１４および下側取付けブロック１６は高張力鋼から形成される。

幾つかの部材は、非導電性または導電性の被覆、研磨、耐食被覆、または、テフロン（商標）などの被覆も含み得、それらは埃および／または異物の蓄積を阻止し、腐食を阻止し、または、平滑なまたは滑動的な表面を提供し得る。幾つかの部材は、汚泥および／または異物の蓄積を阻止し、腐食を阻止し、または、平滑なまたは滑動的な表面を提供するように処理されまたは仕上げられた表面も含み得る。

たとえば幾つかの実施形態は、電解研磨された表面を含む一個以上の構成要素または部材を含み得る。電解研磨は、金属表面を研磨する非機械的な方法であり、実際には電気メッキの逆である。それは、露出された表面から電子を排除して平滑化反応を引き起こすことで金属の表面を機械的に再構築する電気化学的プロセスである。表面金属は陽極溶解により除去される。これは、研磨されるべき上記ブラシホルダ・アセンブリの対象箇所または一部を電気分解回路の陽極とし、陰極はたとえば銅、炭素などの適切な材料とすることで達成される。陰極は典型的に、研磨されつつある断片の表面を反映するように組立てられる。上記金属片の電極電位は、典型的には加熱された電解液槽内において変更される。たとえばリン酸、フッ化水素酸、硝酸または硫酸またはそれらの組み合わせなどの研磨酸などの適切な電解液が用いられる。陽極および陰極は典型的に上記電解液を含むメッキ槽に浸漬されると共に、当該系を通して電流が通されることで、陽極の表面からは物質が溶解されて陰極上に析出される。概略的に公知であるように上記メッキ槽は加熱され得ると共に、上記系の攪拌はたとえば上記槽を通して空気を吹き込むことで行われ得る。

電解研磨プロセスに対するひとつの見地は、処理されつつある微視的表面の全体に亙る電流密度の差である。電流密度は高位箇所において最大であり且つ低位箇所において最小である。電気化学反応の速度は電流密度に正比例する。隆起されたまたは高位の箇所において増大された電流密度により金属は、これらの箇所にて更に高速に溶解し、表面物質を均一化または平滑化する。

幾つかの実施形態において上記プロセスは、物質の除去が約０．００２５４ｍｍ（約０．０００１インチ）乃至約０．０１２７ｍｍ（約０．０００５インチ）の範囲内で制御され得るように工夫される。また例えば、少なくとも一定の粒子は金属表面に捕捉されず且つ該金属表面に付着し得ない様に、平滑な非粒子的表面となる一定の表面が獲得され得る。付加的に電解研磨は、表面汚染を除去すると共に均一で保護的な不動態酸化物層の形成を促進することにより耐食性を促進し得る。

斯かる表面処理または被覆は、ブラシ１２の表面と接触し得るブラシボックス１０の内側面上に適用されるか、または該内側面上で使用される場合に、特に有用であり得る。ブラシ１２は、ビーム１４が下側取付けブロック１６に対する係合形態にあるときにボックス１０内を摺動して表面１３と接触するように付勢され得ることが望ましい。斯かる被覆または処理は、上記ボックス内で上記ブラシが摺動する能力を増進かつ維持し得る。たとえば、上述されたように上記ブラシボックスの内側面が研磨、被覆または処理されている場合には、少なくとも幾つかの実施形態においては、上記ブラシボックスの内側上に粒子および／または塵埃が集積して、上記ボックス内における上記ブラシの移動を制限し得る析出物を生成する可能性は低い。付加的に、研磨、被覆または処理された上記表面はより
平滑的または更に潤滑的であることから、上記ボックス内における上記ブラシの更に良好な移動が可能となる。

図１に示された実施形態の例示的な用法において、下側取付けブロック１６は（たとえば図１５Ｂに示されたような）固定取付部材に取付けられ得る。図１に戻ると上記取付部材は、たとえば使用に際して、発電器または電気モータにおけるスリップリングを有する整流子のコレクタ・リングの表面のような移動導電表面１３に対して接近して載置され得る。上記取付部材は、図１に示された“係合されている”実施形態が取付部材に取付けられたときに、ブラシ１２は移動導電表面１３に対して圧迫たは付勢されるように載置され得る。他の実施形態において、下側取付けブロック１６は、移動可能な取付部材に固着されてもよく、その後、その移動可能な取付部材は固定導電表面に関して移動する。更に別の実施形態において、取付部材と導電表面との間の相対運動は双方の要素の運動を含み得る。

ブラシばね２４は、矢印１１により示されたようにブラシ１２をボックス１０の下縁部に向けて押圧する力を提供する。ブラシばね２４により提供される上記力は、幾つかの実施形態においては、他の付勢構造により増強され得るが、一方、他の実施形態においては、ブラシばね２４は他の構造なしで該ばね自体がブラシ１２に対する力を提供し得る。

ブラシ１２は、ブラシボックス１０の下縁部を越えて延在して示される。これにより、ブラシ１２の一部はブラシボックス１０により支持され得る一方、ブラシボックス１０の底部を損傷せずにブラシ１２は近傍の導電表面１３に係合かつ接触することも可能となる。

図２は、係合解放形態にあるビーム１４を示す図１のブラシホルダ・アセンブリの斜視図である。此処でも、ブラシ１２を収容し、且つビーム１４に固着されたブラシボックス１０が示される。図１の係合形態から図２の係合解放形態までの移行においては、各回動線Ｘ、ＹおよびＺにおいてヒンジ動作が生ずる。特に、線Ｘおよび線Ｙは下側取付けブロック１６に関して移動されている。ブラシボックス１０の底部が移動されると溝３８が露出される。該溝は、ビーム１４上の支柱が該溝３８内に摺動可能に嵌合して、回動線Ｘを画成するのを許容するように備えられ得る。

ブラシばね２４がブラシ１２に対して力を付与し続ける間、（図２には示されないが、代表例は図１１および図１２において詳述されるという）ブラシ捕捉機構はブラシ１２の下方移動を防止する。図２においてはまた、以下において更に論じられるように安全捕捉部２２は上側ビーム１８の棚部３０に関して係合が解放される。

ビーム１４、安全捕捉部２２および上側ビーム１８の移動により、幾つかの付加的な箇所も露出される。上側取付けブロック２０は、フォーク３６により下側取付けブロック１６に係合して示される。上側取付けブロック２０はまた、たとえば図１５に関して示されると共に以下で論じられるボルトまたはネジなどの任意の適切な取付機構を用いても下側取付けブロック１６に取付けられ得る。他の実施形態において、上側取付けブロック２０および下側取付けブロック１６は、一体的に融着されてもよいし、または単一片として提供されてもよい。

図２を参照すると導体ストラップ３４も示され、該導体ストラップ３４は選択的に、下側取付けブロック１６を絶縁する絶縁体３５上に載置される。絶縁体３５は、ブラシ１２を通る電流が下側取付けブロック１６を通るのを防止する。導体ストラップ３４は、上記装置が図１に示されたように“係合”されたときに端子２８と接触することで、ブラシ１２からブラシ導体２６、端子２８および最終的には該導体ストラップ３４を通る導電経路
を提供する。故に、該導電経路は、ブラシボックス１０、ならびに、ビーム１４、下側取付けブロック１６、上側取付けブロック２０および上側ビーム１８を回避する。

電流経路を更に制御するように、幾つかの実施形態においては特にビーム１４およびブラシボックス１０を含む種々の要素が非導電材料から構成されるか、または非導電材料により被覆され得る。また、幾つかの実施形態においては、ブラシばね２４もまた、電流通過を防止するように被覆または構成され得る。

幾つかの実施形態において、上記デバイスを係合解放して図１の形態から図２の形態へと変更する動作はオーバーセンター力（ｏｖｅｒ−ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒｃｅ）を克服する段階を含み得る。斯かる設計態様は、不要な係合解放を阻止し得る（幾つかの実施形態に含まれる安全捕捉部２２は不要な係合解放を更に阻止する）。オーバーセンター力の概念の幾つかの例は、以下において図１３Ａ乃至図１３Ｃおよび図１７Ａ乃至１７Ｃに関して詳述される。

図３は、幾つかの実施形態と共に使用される好適なブラシおよびばねの斜視図である。ブラシばね２４は、ばねフック５０、タブ５２およびばねコイル５４を含む。ブラシ１２はブラシ頂部５５を含む。ばねコイル５４は、ブラシ頂部５５に対して押圧されるような形状に形成かつ構成される。ブラシ導体２６は、ばねコイル５４の回りに延在すると共に、図１０に示された端子２８などの端子に連結され得る。幾つかの実施形態においてブラシ頂部５５は、電流がばねコイル５４を通過するのを阻止する被覆または絶縁要素を含み得る。

図４Ａ乃至図４Ｂは、図３に示されたのと同様なばねを好適なブラシホルダ・アセンブリの例示的ビームに取付ける箇所の斜視図である。図４Ａは、ブラシばね２４およびビーム１４を示している。図３に示された上記ばねフックおよびタブは、ビーム１４におけるノッチ５７の下方に隠されている。上記ばねは、ブラシに係合するように、延びた形態、すなわち部分的に巻回されていない形態で示されるが、ブラシは示されないので上記ばねの更に良好な視認が為され得る。図４Ａはまた、回動線に対するひとつの箇所を提供するヒンジ・ピンホール５８も示している。示された代表例においてヒンジ・ピンホール５８は、図１および図２に示された回動線Ｙに対応する。ビーム１４は、図１１および図１２に関して以下で更に記述される安全特徴を提供するように選択的に含まれ得るブラシ捕捉ノッチ５６を含む。図４Ｃに示されたようにビーム１４に対して端子を取付ける際に用いられ得る端子捕捉部１０６も示される。

上記ブラシは図４Ａにおいて省略されているが、図３および図４Ａの両方を視認すると、ブラシ１２（図３）がビーム１４（図４Ａ）の下端部５９（図４Ａ）を越えて延在するように上記ブラシ（図３）はビーム１４（図４Ａ）の前方に位置し乍らばねコイル５４はブラシ頂部５５（図３）に係合することが理解され得る。ばねコイル５４は、使用中にブラシ１２（図３）が摩耗するにつれてブラシ頂部５５（図３）に対する連続的な圧力を許容し得る。故に、上記ブラシ頂部（図３）がビーム１４（図４Ａ）の下端部５９（図４Ａ）に向けて移動するにつれて、ばねコイル５４は自身上に巻き付いてゆく。

ノッチ５７は、ブラシばね２４をビーム１４に取付けるために上記ばねフック（図示せず）を受容するサイズおよび形状に形成されている。ブラシばね２４をビーム１４に取付けることにより、他のブラシホルダでは多くの場合に使用されるバック・プレートを上記装置に装備する必要はなくなる。斯かる構成によれば、ばね２４はブラシ１２を導電表面１３に対して付勢し得ると共に、上記ブラシは上記ボックス内において上下に摺動し得る。

図４Ｂは、図４Ａに示されたビーム１４およびばね２４の逆側に対応するそれらの一部分の破断斜視図であり、主としてノッチ５７の領域に焦点を合わせている。ブラシばね５４は、ばねフック５０に対応する領域においてノッチ５７を貫通延在する。タブ５２はビーム１４の背面上の開口６０内に延在することで、ブラシばね２４をビーム１４に固着する。他の実施形態は、他の取付機構を利用し得る。たとえば、上記ばねは、上記タブに置き換わる該タブとほぼ同一箇所にある一個以上の孔を備え得、ブラシばね２４をビーム１４に固着するように該一個以上の孔を貫通して一個以上の取付機構が配置され得る。該取付機構は、たとえばリベット、ボルト、ネジ、シートメタル・ネジ、接着剤、半田、溶接および／またはスポット溶接などの種々の固着機構の内の任意のもの、または、他の機構とされ得る。

幾つかの実施形態において上記取付機構は容易に除去されまたは取り外される取付装置とされ得ることから、ブラシばね２４は迅速かつ容易に交換され得る。他の実施形態において、ブラシばね２４および上記取付機構は更に恒久的とされ得るが、ブラシばね２４および取付機構を取り外す際にビーム１４が損傷されない様に配備され得る。斯かる実施形態のひとつの例としては、非常な高温まで溶融しないまたは塑性変形を示さない材料でビーム１４を形成すると共に、ブラシばね２４および取付機構は低温変形／低融点材料で形成することで、加熱炉内における加熱またはトーチの使用によりブラシばね２４がビーム１４の損傷することなく、容易に取り外され得ることが挙げられる。更に別の実施形態において、ブラシばね２４はビーム１４に対して恒久的に取付けられ得ると共に、ビーム１４はブラシばね２４が満足に使用されなくなるまで数回だけは再使用可能とされ、その時点でビーム１４はブラシばね２４と共に廃棄され得る。

代替実施形態においては、図４Ａのブラシばね２４が行なう様にそれ自体に巻き付く代わりに、外方に延在するブラシばねが配備され得る。たとえば、ブラシ１２の頂部上にてビーム１４に取付けられるばねであって、圧縮状態で配備されると共に伸張することでブラシ１２を下方に押圧するというばねが配備され得る。また、同一装置上で一個以上のばねも配備され得る。

図４Ｂには、幾つかのボックス支柱６４も示される。幾つかの実施形態においてボックス支柱６４はビーム１４の一部として配備されることから、図１および図２に示されたブラシボックス１０のようなボックスに対する取付準備が許容される。ボックス支柱６４によって、新たなブラシ１２が上記ブラシホルダに装備されるときに、ブラシボックス１０の取り外しおよび清掃または交換が可能となる。他の実施形態において、ブラシボックス１０を固着する際にボルト、ピンまたはキーなどの固着装置を使用できるようにするために、ボックス支柱６４は、ねじ山、ピンホールまたはキー溝などを含み得る。他の実施形態において、上記ボックス支柱または他の斯かる構造は、上記ブラシボックスの取り外しを許容しない。たとえば幾つかの実施形態においてブラシボックス１０は、ボックス支柱６４と共にまたは該ボックス支柱なしで、溶接などによりビーム１４に固着され得る。

図４Ｂには、ビボットピン６２も示される。ビボットピン６２は、図１および図２に示されたピボットＸに対応する回動線を提供し得る。たとえばビボットピン６２は、図２および図１４に示された溝３８と組み合って該溝内を摺動し得る。整合ピン６３もまた示される。整合ピン６３は、たとえば、以下において更に詳細に論じられるように（図１６Ｂに示された）上側ビームの上側ロックピン１９２が、（図１５Ａに示された）上側取付けブロック２０におけるピン間隙１８６と整合するように、上記下側ビームを上記下側取付部材に整合させる役割を果たす。整合ピン６３は、図１４に示された解放溝１５０に嵌合し得る。

図４Ｂは、好適なビーム１４の“チャネル状”の性質を示している。ビーム１４は、図
１４において下方に示された下側取付けブロック１６などの下側取付けブロックが、該ビーム１４により画成されたチャネル６８内へと摺動するような寸法および形状とされ得る。チャネル６８によれば、下側取付けブロック１６（図１４）は規則的形状を有し得るので、該下側取付けブロック１６（図１４）の中実部分内を通る幾つかの取付孔９６が許容されることから、下側取付けブロック１６の確実な取付けが容易に実施される。斯かる設計態様はスペースも節約する。たとえば取付孔９６（図１４）は、ビーム１４に対して取付けられる上記ブラシおよびブラシボックスに隣接しまたはそれらの背後にではなく、それらの下方に配備され得る。これにより、所望であれば更なるまたは付加的なブラシホルダが設置され得ると共に更に大きなアンペア容量が達成され得るように、更に接近したブラシ載置、他の表現では更に大きなブラシ密度が許容される。上記のコンパクトな設計態様によれば、更に小寸の発電器およびモータにおいて交換可能なブラシホルダ設計態様も使用され得る。

図４Ｃはビーム１４の別の態様を示しており、この場合にはビーム１４に対する端子２８の着脱可能な取付けに焦点が合わせられる。示されたように端子２８は、端子捕捉孔１０６内へと摺動し得る停止タブ１０４を含む。端子２８を取付けるべく、単純な停止タブ１０４が使用されることから、端子２８は、所望されるときは常に、または、ブラシ、ボックス、ばねまたは他の部材が交換されるときは常に、容易に取り外されて交換され得る。幾つかの実施形態において、端子２８はブラシ導体２６に対して恒久的に取付けられることから、新たなブラシが挿入されるときは常に新たな端子が用いられる。他の実施形態において上記端子は、ブラシ導体２６に対して着脱自在に接続され得ると共に、新たなブラシなしで交換され得るか、または、上記ブラシは新たな端子なしで交換され得る。端子２８は電流を導通することから、該端子は腐食および異物蓄積の標的となり得る。同様に、端子２８はブラシ導体２６と確実に接触すべきであることから、多くの場合には新たな端子２８を含めるのが好適であり得る。付加的に幾つかの実施形態において、上記端子と接触するビーム１４の部分は、絶縁材料から形成されるか、絶縁材料を含むか、または絶縁材料により被覆されることで、上記端子からビーム１４への電流の流れを阻止し得る。絶縁材料の幾つかの例としては、テフロン（商標）などのプラスチック、セラミクスなど、または他の絶縁材料が挙げられる。

他の実施形態において、（図示せずの）ブラシ導体２６は、別体の端子の代わりに、ビーム１４に取付けられる取付装置を含み得ると共に、ブラシ導体２６（図示せず）は、導体ストラップ（これもまた図示せず）に対して、該ブラシ導体が接触して電流を導通するのを許容する設計態様も含む。

図４Ｃには、安全捕捉部２２（図１）をビーム１４に対して取付けるべく用いられ得る２本の安全捕捉部取付ピン１０７も非常に明確に示される。安全捕捉部取付ピン１０７は、安全捕捉部２２（図１）に対して取付けられる任意の適切な設計態様および材料とされ得る。幾つかの実施形態に含まれる安全捕捉部取付ピン１０７は他の実施形態においては排除され得る。これは、幾つかの実施形態は上記ブラシ・アセンブリを係合形態に維持するオーバーセンター力機構も使用するためである。

図５は、導電経路を強調するように例示的実施形態の幾つかの要素が省略された斜視図である。示されるのは、好適な取付けブラケットが取付けブロックに対して係合位置とされたときに相互に連結される幾つかの導電要素である。上記導電経路は、使用に際してコレクタ・リングまたは整流子などの導電表面に接触するブラシ１２を含む。ブラシ１２から、電流はブラシ導体２６を通り端子２８へと導通される。端子２８は、電流を導体ストラップ３４のストラップ薄片７２へと導通する端子薄片７０を含む。図５に示された導電経路の各要素は、たとえば真鍮、銅または銀などの多くの導電材料の内の任意のもので形成され得るが、他の導電材料でも十分である。

幾つかの実施形態において端子２８および／または導体ストラップ３４は、該端子と該導体ストラップ３４との間に接続力を提供するように適合または構成された材料または構造を含み得る。たとえば、端子２８および／または導体ストラップ３４、またはそれら双方は、上記取付けブラケットが上記取付けブロックに対する係合位置であるときに端子２８および導体ストラップ３４の一個以上の部分を相互に電気接続すべく付勢する様に構成されたばね材料を含み得るか、または斯かるばね材料から形成され得る。たとえば示された上記実施形態において端子２８は、該端子から外方に延在してほぼＵ形状の構造を提供する２枚の薄片７０を含む。導体ストラップ３４はまた、ほぼＵ形状の構造を形成する２枚の薄片７２も含む。上記薄片７０またはその一部は、ばねポリマ、たとえば、ばね銅などのばね用金属のようなばね材料である部分から作成され得るか斯かる部分を含み得る。上記各薄片７０は、各薄片７０間のスペースの少なくとも一部分が、導体ストラップ３４の各薄片７２の外側面間の距離より小寸であるような形状に形成または構成され得る。上記形状と、ばね材料の使用とに依り、各薄片７０が各薄片７２に夫々接触したときに各薄片７０は僅かに離間して拡開されて各薄片７２に夫々係合する。但し、各薄片７０のばね性質に依り、これらの薄片は該薄片自体を各薄片７２に向けて付勢することで、上記端子と導体ストラップ３４との間の接続力を提供する。他の実施形態においては、１枚のみの薄片７０が使用され得るか、２枚より多い薄片７０が使用され得ると共に同様の付勢力が生成され得ることを理解すべきである。また、導体ストラップ３４の薄片７２もばね材料により作成され得ると共に上記端子の各薄片に対する外方付勢力を提供すべく適合または構成され得ることも理解すべきである。更に他の実施形態において、上記端子の各薄片７０は導体ストラップ３４の各薄片７２に嵌合して外方付勢力を提供すべく、適合かつ構成され得るものであり、且つ／又は、導体ストラップ３４の各薄片７２は内方付勢力を提供すべく適合かつ構成され得る。

図６は、上記取付けブラケットが上記取付けブロックに対する係合解放位置にあることから、上記各導電要素は特定の要素間の接続の解放を含むように示されることを除き、図５と同様の斜視図である。示されたように、ブラシ１２、ブラシ導体２６、端子２８、端子薄片７０、ストラップ薄片７２および導体ストラップ３４を含む導電経路は中断されている。係合解放されたとき、端子薄片７０はストラップ薄片７２に接触しない。係合解放の間において上記導電経路を中断することにより、ブラシ１２の取り外しまたは交換の間における該ブラシ１２と整流子または他の移動導電表面との間のアーク発生の可能性が低減される。更なる安全性の問題は、上記ブラシおよび／またはブラシホルダの手入れの間における、電流導通または短絡の可能性である。示されたように且つ以下に更に示されるように第１段階の電流遮断を許容することで、電流導通または短絡の可能性は低減され得る。

一実施形態において、ロックピン６３（図４Ｂ）は、係合解放が開始すると直ちにビーム１４（図４Ｂ）を上方に押しやる。次に、ブラシ１２が近傍の導電表面から分離される前に、ストラップ薄片７２からの端子薄片７０の分離が生ずる。この動作の組み合わせにより、ブラシ１２と近傍の導電表面との間の分離の以前に電流の流れが中断され得ることから、ブラシ１２と上記導電表面との間のアーク発生は防止される。斯かるアーク発生は火災被害を引き起こし得ると共に多くの場合に整流子またはコレクタ・リングの表面上にピットまたは変形を引き起こし得ることが分かっているため、この段階は有用である。任意のこのようなピットまたは変形は、上記表面上でブラシ１２を更に使用することで拡大されると共に、不経済で困難な修理を必要とし得る。

図７は、安全ロック装置を含めて図２の斜視図の一部を示す斜視図である。ビーム１４は、安全捕捉部取付用ピン１０７に取付けられた安全捕捉部２２と共に示される。示されたように、安全捕捉部２２の一部は場所Ａにおいて上側ビーム１８の棚部３０に係合する
。該装置が係合解放位置へと移動されるとき（すなわち図１の形態から図２の形態への移行時）に、上側ビーム１８およびビーム１４の両者が外方に回動する間、ビーム１４および安全捕捉部２２は更に大きな半径上を回動し、その結果、外方移動により安全捕捉部２２は棚部３０へと押しやられ、移動が防止される。図８Ａ乃至図８Ｂに示したような取外し工具は安全捕捉部解放部を備える。該安全捕捉部解放部は、安全捕捉部２２のノッチ７８に嵌合して、安全捕捉部２２を上側ビーム１８から離間するように押圧することから、安全捕捉部２２は棚部３０から排出される。棚部３０から排出されたなら、安全捕捉部２２は係合形態から係合解放形態への移行を阻害しない。

図８Ａ乃至図８Ｂは、幾つかの実施形態と共に使用される取外し装置の斜視図である。図８Ａを参照すると取外し工具８０は、ブラシ、ブラシホルダ、ブラシばね、ブラシボックス、端子、コレクタ・リング、整流子または導電表面を取り外したり、交換したりまたは別様に保守するために送られた作業員の手に対する電気の導通を防止する絶縁体を含むか、みまたは全体的に斯かる絶縁体から形成され得るハンドル８２を含む。斯かる絶縁は省略され得るが、ブラシホルダを通る付加的な導電経路を生成する異物および／または塵埃の可能性があることから、ハンドル８２における付加的な絶縁体が望ましい。更に上記ブラシホルダを保守する作業員の観点からは、斯かる絶縁は信頼性を高め得る。

取外し工具８０は、解放タブ８４も含む。解放タブ８４は、たとえば図１５Ｂに示されたノッチに連結され得るばね負荷捕捉ピン９２（図８Ｂ）と連結されるばね負荷要素とされ得る。安全捕捉部解放部８６も示されるが、図８Ｂにおいて更に良好に視認される。

図８Ｂは、取外し工具８０の別の斜視図である。解放タブ８４は、該解放タブ８４が引張られたときに捕捉ピン９２が後退するように該捕捉ピン９２と接続される。解放タブ８４に対する力が無い場合、捕捉ピン９２はばね負荷された既定位置に在り、取外し工具８０の下側から外方に突出する。

同様に示されるのは、棚部溝８８および前縁部９０を含む安全捕捉部解放部８６である。次に図７および図８Ｂを参照すると、前縁部９０（図８Ｂ）は安全捕捉部２２（図７）上のノッチ７８（図７）の開口を越えて摺動するような寸法に形成かつ構成される。前縁部９０（図８Ｂ）は、棚部３０（図７）と棚部溝８８（図８Ｂ）との間の摺動相互作用によりノッチ７８（図７）と整合される。前縁部９０（図８Ｂ）が上側ビーム１８（図７）の表面に沿い安全捕捉部２２（図７）に向けて通過されるにつれ、前縁部９０（図８Ｂ）はノッチ７８（図７）に遭遇して該ノッチを通過する。

一実施形態において、前縁部９０（図８Ｂ）は、ノッチ７８（図７）に対して進入および通過が為されるときに、安全捕捉部２２（図７）が外方に押しやられて最終的に棚部３０（図７）から排出されるような形状に形成または構成され得る。代替的にノッチ７８（図７）は、前縁部９０（図８Ｂ）が該ノッチを通過するときに安全捕捉部２２（図７）が外方に押しやられて棚部３０（図７）から排出されるように構成され得る。たとえば、前縁部９０（図８Ｂ）および／またはノッチ７８（図７）は一個以上の角度をなす表面または湾曲された表面を含み得るものである。該表面は、前縁部９０（図８Ｂ）がノッチ７８（図７）を通過するときに上記前縁部（図８Ｂ）またはノッチ７８（図７）の他方上の表面に接触すると共に、更なる通過時に安全捕捉部２２を外方に屈曲または湾曲させる。

図９は、係合解放操作の間における、図８Ａおよび図８Ｂのそれと同様な取外し装置と、図７のそれと同様な安全ロック装置との間の相互関係を示す斜視図である。示されたように、棚部溝８８は棚部３０（図７）に係合している。一方、捕捉ピン９２（図８Ｂ）は上側ビーム１８のピン着座部１９４（図１６Ｂ）に係合される。（たとえば親指により引張ることで）解放タブ８４を引張ると、捕捉ピン９２はピン着座部１９４から係合解放さ
れ得る。安全捕捉部解放部８６は安全捕捉部２２と係合されることから、安全捕捉部２２は上側ビーム１８上の（図示せずの）棚部３０との係合から解放される。

導電材料から成る導通ストラップ３４は、図９にも示され、且つ図５および図６に関する記述にも関連する。導通ストラップ３４は絶縁ストラップ３５の上側に位置することから、上記装置の残部の全体を通り電流が流れることが防止され、導通ストラップ３４の電流搬送材料の絶縁が助力される。導通ストラップ３４は、図２、図５および図６に示された如き形状とされ得る。

図９は、幾つかの取付孔９６も示している。取付孔９６は、下側取付けブロック１６が取付けられ得る取付け基部上に延在し得る。たとえば一対のねじ山付きボルトが各取付孔９６を夫々貫通し、該ボルト上にナットおよび／またはワッシャが載置されることで、下側取付けブロック１６は取付け基部に固着され得る。斯かる実施形態の一例は、図１５Ｂに示される。他の実施形態においては、移動導電表面の近傍の、または、導電表面に対して移動する位置における取付け基部に対して下側取付けブロック１６を固着すべく、溶接され、キー止めされ、ピン止めされたまたは他の取付方式が使用され得る。

図１０は、幾つかの実施形態において使用される端子の斜視図である。端子２８は、導体受容部１００、停止アーム１０２、停止タブ１０４および端子薄片７０を含む。端子２８は、任意の適切なプロセスにより導電材料で形成され得る。代表例においては、銅などのシートメタル片が切断されて図示した形状へと屈曲され得る。

端子２８は、ビーム１４上の所定位置へと摺動し得る。図４Ａを参照すると停止アーム１０２は、停止タブ１０４（図１０）が端子捕捉部１０６（図４Ａ）に到達して、該端子捕捉部１０６（図４Ａ）を貫通する所定位置へと滑動するまで、ビーム１４の頂部上に延在され得る。適所に位置すると、端子薄片７０は、図５および図６に図示されるようにビーム１４の下側まで下方に延在する。上記装置が係合形態にあるとき、端子薄片７０は導通ストラップ３４（図９）に接触する。端子２８の被冠式性質の結果として該端子は、上記ビームまたは上記ブラシホルダの他の部材の廃棄を必要とせずに、必要なときに交換され得る。更に、幾つかの実施形態において用いられる被冠式または弾性係止的な端子２８は取付けのための付加的な溶接またはネジを必要としないことから、端子２８の交換および取り外しの両方が簡素化される。

導体受容部１００は、ブラシ導体２６（図３）との良好な接触を提供するような寸法にされるかまたは適合され得る。たとえば導体受容部１００の内寸は、ブラシ導体２６（図３）に対して圧縮を加えるように設定され得る。付加的実施形態においては、導体受容部１００を増強するため、または導体受容部１００と置き換えるため、並びにブラシ導体２６（図３）との接触を改善するかまたは更に強力に保証にするために、止めネジ、圧縮ネジ、半田付け箇所、巻回支柱、弾性係止片、ばねまたは他の装置を備えてもよい。

図１１は、幾つかの実施形態において使用される例示的ブラシ捕捉機構であって、後退された状態のブラシ捕捉機構の破断図である。示されたようにビーム１４は、下側取付けブロック１６に関して係合されている。ビーム１４の表面は、案内タブ１１６およびブラシ捕捉ノッチ５６を含む特徴を更に図示するために有する線影と共に示される。その他の場合には、ブラシ捕捉ノッチ５６を覆い隠すブラシボックスは、上記ブラシ捕捉機構を露出すべく破断されている。

ブラシ捕捉ノッチ５６においては、ブラシ捕捉ばね１１２に対してブラシ捕捉部１１０が係合される。ブラシ解放タブ１１４は、下側取付けブロック１６の一部である。ブラシ解放タブ１１４は、任意の適切な方法により生成または取付けられ得る。案内タブ１１６
は、たとえば図４Ａに更に示されたビーム１４の一部である。ビーム１４および下側取付けブロック１６が係合形態（すなわち図１および図１１に示された形態）にある間、ブラシ解放タブ１１４はブラシ捕捉部１１０を押圧することで、ブラシ捕捉部１１０が案内タブ１１６の上方に延在してブラシ１２に係合するのを防止する。

図１２は、上記下側取付けブロックに関する上記ビームの後退の間において、図１１に示されたのと同様な、ブラシ捕捉機構がブラシに係合すべく伸張された状態を示す図である。図１２に示されたように、ビーム１４および下側取付けブロック１６は係合解放されている（すなわち図２に示された形態）。係合解放されたなら、ビーム１４は下側取付けブロック１６に関して後退されて溝３８を露出する。後退の間、ブラシ捕捉部１１０はブラシ解放タブ１１４から離間移動することで、ブラシ捕捉ばね１１２がブラシ捕捉部１１０を延伸位置へと押圧するのを許容することから、ブラシ捕捉部１１０の上端部１１８はブラシ１２に係合し、ブラシ１２が下方に移動することが防止される。案内タブ１１６はまた、最延伸位置にブラシ捕捉部１１０を停止することから、ブラシ１２を解放する力がブラシ捕捉部１１０に付与されるまで、ブラシ捕捉部１１０はブラシ１２に係合して保持される。たとえば、ブラシ１２と共にビーム１４を引き出した後、技術者はネジ回しまたは他の工具を使用してブラシ捕捉部１１０を押圧することで、該ブラシ捕捉部１１０を後退させ、且つブラシ１２を解放し得る。

他の実施形態においては、ブラシ１２がブラシボックス１０の底部から落下するのを防止するために、他のブラシ捕捉機構も使用され得る。たとえば、図１を参照すると、ブラシ導体２６は、該ブラシ導体２６が端子２８と連結されたときにブラシ１２の頂端部がボックス１０の底部を越えて通過し得ない様な寸法および形状に形成されている。別の例において、次に図３を参照すると、ブラシ頂部５５に取付けられたループは、ばねコイル５４を通過し得（該ループは所定位置に連結または掛止され得る）、ばねコイル５４は、該ばねコイル５４がばねフック５０に到達するまでブラシ１２を押圧し、その場合に該ループはブラシ１２を所定位置に保持すると共に更なる前方移動を防止する。

図１３Ａ乃至図１３Ｃは、幾つかの実施形態において使用されるオーバーセンターロック機構を強調する相当に概略的な図である。図１３Ａは、ブラシボックス１０、ビーム１３２、取外し用支持部１３４および溝１３６を含むブラシホルダを示している。ヒンジ箇所Ｘ、ＹおよびＺも示され、ヒンジＸは、下側取付部材１３０に関して溝１３６内を摺動し得るが、ビーム１３２の一端に固定されているピン（たとえば、図２に示された溝３８内を摺動し得る図４Ｂに示されたビボットピン６２など）を含む。ヒンジＹは、ビーム１３２と取外し用支持部１３４との間のヒンジである一方、ヒンジＺは取外し用支持部１３４と下側取付部材１３０との間のヒンジである。図１３Ａにおける形態は、完全に係合が解放された形態であり、ブラシボックス１０は傾斜されて下側取付部材１３０の底部から引き離されている。

図１３Ｂは、図１３Ａの係合解放形態から図１３Ｃに示された係合形態までの移動の中間段階を示している。この中間段階において、摺動可能なヒンジＸは下側取付部材１３０の底部の近傍の溝１３６の端部まで摺動している。ヒンジＹは１８０°形態に到達するまで完全には直線状とされていないが、ビーム１３２および取外し用支持部１３４を含む接合部材の両端部は今や固定されている。故に、ビーム１３２および取外し用支持部１３４を図１３Ｃに示された形態へと押しやるためには、付加的な“オーバーセンター”力が付与されねばならない。

図１３Ｃに示されたように、ビーム１３２および取外し用支持部１３４は今や直線状の形態に在り、且つ上記装置は完全に係合されている。この係合状態においては、図１３Ｂに関して言及されたオーバーセンター力に依り、ビーム１３２と取外し用支持部１３４と
により付与された下側取付部材１３０の丈に沿う引張力と、下側取付部材１３０により付与されたビーム１３２および取外し用支持部１３４上の圧縮力との間に、張力がある。事実上、図１３Ｃの形態は各構成要素を図１３Ｂの形態から図１３Ｃの形態まで押し込むか、または押しやることで達成される。このオーバーセンター力はまた、図１３Ｃに示されたように、各片を係合して維持するように作用すると共に、各図に示されたように安全ラッチ装置を包含する。

幾つかの実施形態に対し、ヒンジＹが図１３Ｂに示された形態にあるとき、図５および図６に更に完全に示されたように、上記ブラシホルダの各導電要素は電流の流れを防止すべく分離され得る。但し、図１３Ｂにおいてブラシボックス１０は、殆どビーム１３０の底部に留まり、且つ、上記ブラシホルダが係合されて電流が流れるという図１３Ｃに示されたのと殆ど同一の位置にあることに留意されたい。故に電流は、ブラシボックス１０内のブラシが近傍の整流子から係合を解放されることなく停止され、取り外しの間におけるアーク発生による整流子の損傷が防止される。

図１４は、幾つかの実施形態において使用される下側取付けブロックの斜視図である。下側取付けブロック１６は、ビームからの単一または複数のピンが載置され得る溝３８を含む。上記ビームの整合ピン６３に対しては解放溝１５０が含まれ、該解放溝は挿入および引抜きの両方の安定性および方向を改善し得る。好適な下側取付けブロック１６に対して解放溝１５０は溝３８よりも浅いため、たとえば、より短寸の整合ピン６３が溝３８，１５０のいずれかに係合し得、一方、より長寸の主要ピンはより深い溝３８のみに係合し得る。以下において更に詳細に論じられるように、整合ピン６３はまた、たとえば（図１６Ｂに示された）上側ビームの上側ロックピン１９２が（図１５Ａに示された）上側取付けブロック２０におけるピン間隙１８６に整合するように、下側ビームを取付部材に整合する役割も果たす。ブラシ解放タブ１１４も示されると共に、該タブは図１１および図１２の記述に従い機能し得る。幾つかの取付孔９６は、取付け基部に対する取付けを許容するねじ山または他の要素を含み得る。

下側取付けブロック１６は、図１５に示された如き上側取付けブロック２０などの上側取付けブロックのフォークを受容するフォークシート１４２を含み得る。フォークシート１４２は、上側取付けブロックに対して安定性を提供する。上側取付部材のための取付孔１４０は、たとえば溶接により、或いは、ねじ山付きネジまたはボルトまたは他の取付機構を用いることにより、上側取付けブロックを下側取付けブロックに固着するのを許容する。図１５Ａにおいて上側取付けブロックは、取付孔１４０内にボルトを載置するためのボアを含んで示される。

下側取付けブロック１６は、任意数の表面上に取付けられ得る。特に有用なことは、下側取付けブロック１６は平坦表面上に取付けられ得るという事実であり得る。これは、下側取付けブロック１６が既存のブラシ・リギング（ブラシを保持するもの）上へと後付けされ得ることを意味する。たとえば既存のリギングは多数のボルトおよび他の要素を含み得るが、それらは既存のリギングから取り外され且つ／又は切り捨てられることで、平坦表面を残置し得る。その場合に下側取付けブロック１６は、たとえばそれを所定位置に溶接することにより、残存する平坦表面上に取付けられ得る。代替的に、任意の残存平坦表面に対して適切に載置された２本のボルトが装着され、該ボルトに対して下側取付けブロック１６が取付けられ得る。下側取付けブロック１６のみが所定位置に“固定”されるべき部分として、本実施形態は複数片へと分離され得ることから、取付段階は簡素化される。と言うのも、下側取付けブロック１６が載置され、且つ固着されるまで、他の部材は、取り除けて置くことができるからである。

図１５Ａは、図１４に示された上記下側取付けブロックに取付けられ得る上側取付けブ
ロック２０を示している。上側取付けブロック２０は、図１４に示された下側取付けブロック１６のフォークシート１４２に中心合わせされ得るフォーク３６を含む。同様に示されるのは、図１４の下側取付けブロック１６の取付孔１４０に整合され得る取付用座刳り孔１８２である。上側ロックピン孔１８４およびピン間隙１８６は、図１６Ｂに示された如き上側ビームの上側ロックピン１９２と共に機能すべく適合かつ形状化される。ピン間隙１８６に依れば、上記上側ビームは上記上側取付けブロックから完全に取り外され得る、と言うのも、上側ロックピン１９２（図１６Ａおよび図１６Ｂ）はピン間隙１８６を貫通すべく形状化かつ寸法設定されるからである。整合ピン６３（図４Ｂ）は、たとえば、（図１６Ａおよび図１６Ｂに示された）上側ビームの上側ロックピン１９２が（図１５Ａに示された）上側取付けブロック２０におけるピン間隙１８６と整合するように、溝３８に係合し且つ上記下側ビームを上記下側取付部材に整合させる役割を果たし得る。

図１５Ｂは、図１５Ａの上側取付けブロック２０が図１４の下側取付けブロック１６に如何に取付けられ得るかを示す分解図である。ねじ山付きボルト１８３または他の斯かる取付機構は上側取付けブロック２０における取付孔１８２を通して挿入され得ると共に、下側取付けブロック１６の取付孔１４０に対して整合され、該孔内に延在し、且つ該孔と係合する。取付孔１４０はねじ山付きボルト１８３と噛合する内部ねじ山を含み得ると共に、該ボルトは締付けられて、上側取付けブロック２０を下側取付けブロック１６に接続し得る。幾つかの実施形態において、上側取付けブロック２０と下側取付けブロック１６との間においてボルト１８３の回りには一個以上の皿状ワッシャ、ディスク・ばねなどの付加的構造１８５が配設されることで、上側取付けブロック２０と下側取付けブロック１６との間に所定度合いの分離力が提供され得る。斯かる幾つかの実施形態において、上側取付けブロック２０および下側取付けブロック１６が相互に接続されたときにこれらのブロックの全長に対する調節が為され得る。たとえばボルト１８３は、上側取付けブロック２０および下側取付けブロック１６が接続されたときにこれらのブロックの全長が更に長寸となる様に構造１８５が上側取付けブロック２０と下側取付けブロック１６との間に分離力を付与するように、緩められ得る。代替的に上記ボルトは、構造１８５を圧縮することで、上側取付けブロック２０および下側取付けブロック１６が接続されたときにこれらのブロックの全長を短寸化すべく締め付けられ得る。斯かる調節によれば、ビーム１４と上側ビーム１８との適合的な装着が許容され得ると共に、上記取付部材を係合位置に設定するに必要な力が調節され得る。

幾つかの他の実施形態においては、上側取付けブロック２０とボルト１８３との間において該ボルト１８３の回りには一個以上の皿状ワッシャ、ディスク・ばねなどの付加的構造１８５が配設されることで、上側取付けブロック２０とボルト・ヘッドとの間には所定度合いの分離力が提供され得る。上記ボルトは次に、皿状ワッシャ、ディスク・ばねなどの付加的構造１８５が上側取付けブロック２０に対する所定レベルの力を提供するように、該付加的構造１８５に対して締め付けられ得る。斯かる実施形態においては、上記ホルダを（たとえば、ビーム１３２および取外し用支持部１３４が図１３Ｃに示された形態にあるという）係合位置へと押しやるべく付加的な“オーバーセンター”力が付与されたとき、上側および下側取付けブロック１６および２０の丈に沿う引張力およびビーム１４および上側ビーム１８に対する圧縮力は、付加的構造１８５により幾分か吸収され得る。たとえば幾つかの実施形態は、上側取付けブロック２０と上記ボルトのヘッドとの間に配設された例えば約１〜８枚の範囲の皿状ワッシャの積層体または更なる皿状ワッシャを含むことで、自動的なまたは制御された引張力を提供し得る。幾つかの実施形態において、制御された力は約４５．３６ｋｇ（約１００ポンド）乃至約１８１．４４ｋｇ（約４００ポンド）の範囲とされ得る。

図１５Ｂは、下側取付けブロック１６が取付けられ得る取付け基部４１上にて、取付孔９６が如何に延在し得るかの一実施形態も示している。たとえば各取付孔９６を夫々一対
のねじ山付きボルト４３が貫通し得ると共に、該ボルト４３上にはナット４５および／またはワッシャが載置されて下側取付けブロック１６を取付け基部に固着し得る。上記に示されたように、他の実施形態においては、移動導電表面の近傍の、または、導電表面に対して移動する位置における取付け基部に対して下側取付けブロック１６を固着するために、溶接、キー止め、ピン止めまたは他の取付方式が用いられ得る。ボルト４３、ナット４５または他の斯かる構造は、ブラシ１２を通る電流が下側取付けブロック１６へと通過するのを防止する上で有用な絶縁材料を含み、該絶縁材料により被覆されるか、または、該絶縁材料から成り得る。

図１６Ａ乃至図１６Ｂは図８における取外し工具と連結される上側ビームの斜視図である。図１６Ａを参照すると上側ビーム１８は、棚部３０、ヒンジ・ピンホール１９０および上側ロックピン１９２を含み得る。ヒンジ・ピンホール１９０は、図１および図２に示された回動線Ｙに対応すべく含まれ得る。故に回動線Ｙは、上側ビーム１８のヒンジ・ピンホール１９０と、図４Ａに示されたビーム１４上のヒンジ・ピンホール５８との間で回動する。上記で論じられたように、棚部３０は、上側ビーム１８を“把持”すべく図８Ａおよび図８Ｂの取外し工具に対する箇所を提供し、且つ安全捕捉部２２が押圧され得る箇所であって適切な取外し工具が無ければ取り外しが防止されるという箇所を提供する、という機能を達成する。

図１６Ｂは、再び上側ロックピン１９２、棚部３０およびヒンジ・ピンホール１９０を示す上側ビーム１８の付加的な斜視図を提供する。ピン着座部１９４も強調される。ピン着座部１９４は、図８Ｂに示された取外し工具８０の捕捉ピン９２が該着座部内に挿入され得るように設計される。挿入されたなら、解放タブ８４（図８Ｂ）がピン着座部１９４（図１６Ｂ）から捕捉ピン９２（図８Ｂ）を引き出すべく移動するまで、捕捉ピン９２（図８Ｂ）は取外し工具８０（図８Ｂ）を上側ビーム１８（図１６Ｂ）に対してロックする。

図１７Ａ乃至１７Ｃは、ブラシが傾かないという代替的なオーバーセンター設計態様の相当に概略的な図である。該例示的実施形態は、スライド２０４に接続されたブラシ２０２が取付けられ得る下側取付部材２００を含む。ブラシ２０２は、スライド２０４上に摺動的に取付けられ得る。たとえば、スライド２０４またはブラシ２０２は、該ブラシを近傍の整流子（図示せず）に対して押圧するばねまたは他の機構を含み得る。スライド２０４に対しては、ヒンジＴにてビーム２０６が接続される。ビーム２０６に対しては、ヒンジＳにて取外し用支持部２０８が接続される。該取外し用支持部２０８は、ハンドルまたは図８Ａ乃至図８Ｂに示された取外し工具のような取外し工具を受容すべく適合され得る。上記取外し用支持部はまた、ヒンジＲにて後部取付部材２１０に接続される。後部取付部材２１０および取付部材２００は、単一片として提供され得るか、または、相互に固着または接合された数個の片とされ得る。幾つかの実施形態において、ヒンジＲは、着脱可能なヒンジとされ得るか、結合が解放されるように適合され得ることから、取外し用支持部２０８は後部取付部材２１０から外され得る。

図１７Ａは、係合が解放された形態にある上記例示的実施形態を示している。使用に際して取付部材２００は（図示せずの）導電表面の近くまたは導電表面に隣接して位置し、底部取付部材２００と（図示せずの）導電表面との間には相対移動が在り得る。取付部材２００は、ヒンジＴにてビーム２０６の底部を受容すべく形状化された連結用捕捉部２１２を含んで示される。

図１７ＢにおいてヒンジＳにおける角度は、ビーム２０６の底部が今や連結用捕捉部２１２に遭遇するという角度へと変化している。スライド２０４は前記連結用捕捉部を越えて摺動し得るか、または、２個の連結用捕捉部２１２がスライド２０４の各側面上に夫々
配備され得る。図１７Ｂに示されたようにビーム２０６および取外し用支持部２０８は、機械的に、いずれの端部も他方からそれ以上離れて移動し得ない箇所にある。図１７Ｃの完全に係合した形態に到達すべく、此処でもオーバーセンター力が付与されて上記装置を図１７Ｃの最終形態へと押しやらねばならない。

図１７Ｂから図１７Ｃにかけて、ヒンジＴにおけるビーム２０６の底部は前方移動し得ないことから、スライド２０４は移動せず、故に、ブラシ２０２は同一箇所に留まる。故に取り外し段階の間においてブラシ２０２は近傍の導電表面に係合されたままである一方、ヒンジＳは最初の略々直線状の角度から、図１７Ｂの更に小さな角度まで移動される。これにより再び、ブラシ２０２が導電表面から係合を解放される以前に、上記ブラシホルダ内で導通回路の係合の解放が許容されることから、上記導電表面およびブラシ２０２はアーク発生による損傷から保護される。

上記実施形態は多くの場合において、ブラシの取り外しまたは交換に関して記述されたが、幾つかの実施形態においては、主としてこれらの装置を使用することで保守作業員は、ブラシが係合すべく設計された整流子、コレクタ・リングまたは他の導電表面を修理、監視または別様に保守し得る。たとえば、経時的にブラシは摩耗するだけでなく、ブラシにより係合される整流子もまた摩耗による劣化を呈する。摩耗の度合いを決定して修理を実施すべく、ブラシを整流子から容易にまたは可逆的に外すことが有用であり得る。

付加的に本発明の種々の実施形態は、それらが取入れられるべき特定の電気装置で使用されるように適合され、かつそのような寸法に形成され得る。たとえば、幾つかの実施形態は、更に大寸の工業用発電器またはモータで使用されるように適合され、かつそのような寸法に形成される。幾つかの実施形態は、約０．５乃至約９００メガワットの範囲の容量を有する発電所、および、幾つかの実施形態においては約３００以上の範囲の容量を有する発電所において使用されるように特に良好に適合かつ寸法設定される。但し、本発明が斯かる実施形態における使用に限定されないことを理解すべきである。

当業者であれば、本発明は本明細書中に記述され且つ企図された特定実施形態以外の種々の形態で具現され得ることを理解し得よう。故に、添付の各請求項に記述された本発明の有効範囲および精神から逸脱せずに、形態および詳細における発展が為され得る。

取付けブロックに対する係合形態にある取付けブラケットを示す、一例示的実施形態に係るブラシホルダ・アセンブリの斜視図。 取付けブロックに対する係合解放形態にある取付けブラケットを示す、図１のブラシホルダ・アセンブリの斜視図。 幾つかの実施形態と共に使用される好適なブラシおよびばねの斜視図。 図３に示されたのと同様なばねを好適なブラシホルダ・アセンブリの例示的ビームに取付ける箇所の斜視図。 図３に示されたのと同様なばねを好適なブラシホルダ・アセンブリの例示的ビームに取付ける箇所の斜視図。 例示的ビームに接続された例示的端子の斜視図。 好適な取付けブラケットが取付けブロックに対する係合位置にあるときに相互に連結される各導電要素を強調すべく上記例示的実施形態の幾つかの要素が省略された斜視図。 上記取付けブラケットが上記取付けブロックに対する係合解放位置にあることから上記各導電要素は一定の要素間の接続解放を含んで示されることを除き、図５と同様の斜視図。 安全ロック装置を含めて図２の斜視図の一部を強調する斜視図。 幾つかの実施形態と共に使用される取外し装置の斜視図。 幾つかの実施形態と共に使用される取外し装置の斜視図。 係合解放操作の間における図８のそれと同様な取外し装置と図７のそれと同様な安全ロック装置との間における相互関係を示す斜視図。 幾つかの実施形態において使用される端子の斜視図。 幾つかの実施形態において使用されるブラシ捕捉機構であって後退された状態のブラシ捕捉機構の破断図。 図１１に示されたのと同様なブラシ捕捉機構がブラシに係合すべく伸張された状態を示す図。 幾つかの実施形態において使用されるオーバーセンターロック機構を強調する概略図。 幾つかの実施形態において使用されるオーバーセンターロック機構を強調する概略図。 幾つかの実施形態において使用されるオーバーセンターロック機構を強調する概略図。 幾つかの実施形態において使用される下側取付けブロックの斜視図。 図１４に示された下側取付けブロックに取付けられ得る上側取付けブロックを示す図。 図１４の上側取付けブロックを図１５Ａの下側取付けブロックに対して取付ける箇所および下側取付けブロックを取付け基部に取付ける箇所の斜視図。 図８における取外し工具と組み合い得る上側ビームの斜視図。 図８における取外し工具と組み合い得る上側ビームの斜視図。 ブラシが傾かないという代替的なオーバーセンター設計態様の概略図。 ブラシが傾かないという代替的なオーバーセンター設計態様の概略図。 ブラシが傾かないという代替的なオーバーセンター設計態様の概略図。

Claims (24)

1. 導電要素を有するブラシを保持するブラシホルダであって、
   当該ブラシホルダは、
   前記ブラシを保持し、かつ下縁部を備えるビームと、
   前記ビームに連結されるように構成され、かつ下縁部および導電部分を有するベース部材とを備え、
   前記ビームは、該ビームが前記ベース部材に対して第１形態にあるときには、前記導電要素が前記導電部分に電気的に連結され、且つ該ビームが前記ベース部材に対して第２形態にあるときには、前記導電要素が前記導電部分から電気的に隔離されるように、前記ベース部材に対して蝶番式に連結される、ブラシホルダ。
2. 前記ビームが前記ベース部材に対して前記第１形態にあるときには、当該ブラシホルダは導電表面に対してブラシを保持可能であるように適合され、且つ、前記第１形態から前記第２形態への移行の間には、当該ブラシホルダは、前記導電要素が前記導電部分から電気的に隔離される後まで、前記ブラシを前記導電表面に対して保持し続け得る、請求項１記載のブラシホルダ。
3. 前記導電部分は、基部部分とストラップ薄片とを含むように構成された導体ストラップであり、前記ストラップ薄片は、前記ストラップの前記基部部分が前記ベース部材の側面に連結されたときに前記ベース部材の側面部分を覆うような大きさに形成され、
   当該ブラシホルダは、前記導体ストラップと前記ベース部材との間に載置される絶縁ストラップを更に備える、請求項１記載のブラシホルダ。
4. 当該ブラシホルダは前記導電要素を受容する端子を更に備え、前記端子は端子薄片を含み、
   前記ビームが前記ベース部材に対して前記第１形態にあるときに、前記端子薄片は前記ストラップ薄片に接触し、且つ、
   前記ビームが前記ベース部材に対して前記第２形態にあるときに、前記端子薄片は前記ストラップ薄片から分離される、請求項３記載のブラシホルダ。
5. 当該ブラシホルダは、前記第１形態から前記第２形態への移行の少なくとも一部分の間において、前記ビームの前記下縁部が、前記ベース部材の前記下縁部に対して下方に移動するように前記移行を行うように適合されている、請求項１記載のブラシホルダ。
6. 当該ブラシホルダは、オーバーセンター力を克服することのみにより前記第１形態から前記第２形態へと移行し得る、請求項１記載のブラシホルダ。
7. 当該ブラシホルダは、前記第１形態から前記第２形態への移行の間に力が付与される必要があり、且つ該移行を行うのに必要な前記力は前記移行の間において最初は増大され、次に減少されるように適合される、請求項１記載のブラシホルダ。
8. 当該ブラシホルダは取付け要素上に取付けられるように適合され、
   前記取付け要素は、当該ブラシホルダが前記取付け要素上に取付けられたときに、前記ビームの前記下縁部が導電表面の近傍となるように、前記導電表面に対して載置される、請求項１記載のブラシホルダ。
9. 前記ビームが前記ベース部材に対して前記第１形態にあるときには、前記ビームは前記基礎から取り外され得ず、且つ、
   前記ビームが前記ベース部材に対して前記第２形態にあるときには、前記ビームは前記ベース部材から取り外され得る、請求項１記載のブラシホルダ。
10. 当該ブラシホルダは、前記ビーム内に挿入されたときには、前記ブラシを保持可能であり、且つ、当該ブラシホルダが前記取付け要素上に取付けられたときには、前記導電表面と前記ブラシの前記導電要素との間に電流を通過させ得るように適合されている、請求項８記載のブラシホルダ。
11. 前記ビームに取付けられると共にブラシの一部を受容し得るボックスを更に備えて成る、請求項１記載のブラシホルダ。
12. 前記ボックスは前記導電部分に対して電気を導通しない、請求項１１記載のブラシホルダ。
13. 前記ボックスはバック・プレートを含まない、請求項１１記載のブラシホルダ。
14. 前記ボックスは前記ブラシに接触するように適合されている内側面を含み、該内側面は電解研磨されている、請求項１１記載のブラシホルダ。
15. 前記ビームは捕捉部材を含み、該捕捉部材は前記ブラシが完全に前記ビームの前記下縁部を通過するのを阻止し得る、請求項１記載のブラシホルダ。
16. 前記捕捉部材はばねおよび突出部材を含み、
    前記ベース部材は、当該ブラシホルダが前記第１形態にあるときに、前記突出部材が前記ブラシと相互作用するのを阻止する捕捉用ドグを含む、請求項１５記載のブラシホルダ。
17. 前記ビームは、当該ブラシホルダが前記第２形態にされると、前記ベース部材に関して後退され得、前記基礎に関して前記ビームが後退されることにより、前記捕捉用ドグは前記突出部材に関して移動されることで、該突出部材が前記ブラシと相互作用を行うとともに、前記ビームに対する前記ブラシの移動を阻止し得る、請求項１６記載のブラシホルダ。
18. 前記第１形態から前記第２形態への移行を選択的に阻止する安全機構を更に備える、請求項１記載のブラシホルダ。
19. 前記ビームは蝶番式に接続された第１部分および第２部分を含み、前記安全機構は前記第１部分に接続された安全捕捉部と前記第２部分に接続された突起部とを含み、前記安全捕捉部および前記突起部が選択的に相互作用することで、前記第１形態から前記第２形態への移行を阻む、請求項１８記載のブラシホルダ。
20. 前記安全機構は、解放要素により力が付与されたとき、前記移行を阻むように前記安全捕捉部が前記突起部と相互作用しないように適合される、請求項１８記載のブラシホルダ。
21. ブラシを保持する第１要素と、
    前記第１要素に連結される第２要素とを備え、
    前記第１要素は、第１形態および第２形態が画成されるように前記第２要素に連結され、前記第１形態は前記ブラシに電気を導通する様に適合され、且つ前記第２形態は前記ブラシに電気を導通しない様に適合され、
    当該ブラシホルダは、オーバーセンター力を付与することのみにより前記第１形態から前記第２形態への移行が行われるように適合される、ブラシホルダ。
22. ブラシホルダおよびブラシ解放器の複合装置であって、前記ブラシホルダは、
    導電表面に対してブラシを保持する保持手段と、
    前記ブラシから受容体に対して電流を選択的に導通する導通手段であって前記受容体から前記ブラシを電気的に隔離する機構を含む導通手段と、
    前記保持手段および前記導通手段を第１形態に維持する安全手段とを備え、
    前記保持手段および前記導通手段が前記第１形態にあるときに、前記導通手段は前記ブラシから前記受容体へと電流を導通し、
    前記ブラシ解放器は、
    前記ブラシホルダの一部と選択的に組み合い得る本体と、
    前記本体が前記ブラシホルダと組み合ったときに、前記ブラシホルダの前記安全手段を選択的に作動不能とするように適合された捕捉部解放部とを含む、
    ブラシホルダおよびブラシ解放器の複合装置。
23. 前記ブラシ解放器はばね負荷ピンを含み、且つ前記ブラシホルダは前記ブラシ解放器の前記本体の一部を受容する受容装置を含み、前記受容装置は前記ピンを受容する構造を含み、該構造は前記ピンが該構造により受容されたときに、前記ブラシ解放器を前記ブラシホルダと組み合った形態にロックする、請求項２２記載の装置。
24. 前記ブラシ解放器は前記ばね負荷に抗して前記ピンを後退する後退手段を更に含み、
    前記ブラシ解放器が前記ブラシホルダと前記交合形態にある間に前記ピンを後退すると当該組み合わせ物は前記形態から解放される、請求項２３記載の装置。

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