JP4349911B2 - 電動モータ用のブラシホルダプレート、電動モータ、及び組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジ、及びカートリッジ内を案内されるブラシを備えるブラシホルダプレートであって、ブラシの案内は、ブラシホルダプレート内の中央開口に向けて半径方向にばね荷重を加えて行われるようになっている、ブラシホルダプレートに関する。本発明はまた、この形式のブラシホルダプレートを有する電動モータ、及びこの形式の電動モータを組み付ける方法に関する。

この形式のブラシホルダアセンブリを電動モータに組み付けやすくするために、ブラシをカートリッジ内に保持する保持手段であって、ブラシホルダプレート上に半径方向外側位置で固定的に配置された保持手段を提供することは公知である。

組み付け前位置においてブラシホルダプレートのブラシ間に配置され、ブラシを半径方向外側位置に保持する保持リングの形の保持手段を使用することは公知である（たとえば、特許文献１参照）。整流子が導入される時、保持リングが軸方向に変位してブラシを解放し、それにより、最終組み付け位置で、ブラシは、予荷重を受けた状態で、整流子を押し付ける。

また、カートリッジと一体化して形成されて、ブラシの窪みにはまり、それにより、ブラシを半径方向外側位置に保持する保持トングの形の保持手段も公知である（たとえば、特許文献２参照）。

電動モータに組み込まれたブラシホルダプレートの場合、ブラシの、半径方向内向きに突出した接触面が、電動モータの整流子に当接している。回転中の整流子とブラシホルダプレート上に配置されたカートリッジとの間に、最も良好で可能な電力の流れを保証するために、ブラシをカートリッジからわずかだけ突出させる。したがって、それぞれのカートリッジの自由端部側は、整流子からわずかな間隔をおいて配置される。この場合、ブラシホルダプレートの開口は、整流子の直径よりわずかに大きい。

これらの幾何学的形状の制約の結果として、電動モータの組み付け時に不都合が生じる。たとえば、電機子及び整流子を有する電機子軸に、ブラシホルダプレートの直径を超える直径を有する軸受け部材を事前に組み付けることができない。したがって、ブラシホルダプレートは、関係する軸受け部材を電機子軸上に押しはめる前に、組み付けなければならない。

ドイツ国特許出願公開第４４３０９５４Ａ１号公報 ドイツ国特許出願公告第３３２８６８３Ｃ２号公報

本発明の目的は、公知のブラシホルダプレートを発展させて、電動モータへのブラシホルダプレートの組み付けを、より柔軟に行うことができるようにすることである。

この目的は、本発明によれば、冒頭に述べた形式のブラシホルダプレートにおいて、カートリッジを、ブラシホルダプレート上を半径方向外側の組み付け前位置から、半径方向内側の最終組み付け位置へ、変位できるように配置することで解決される。この配置による利点は、ブラシを半径方向外側位置に保持する保持手段が不可欠ではないことにある。カートリッジが半径方向外側の組み付け前位置にある時、少なくとも整流子をブラシ間に挿入できるようにする程度に、ブラシホルダプレートの開口を確実に空けておくことが必要なだけである。

カートリッジを半径方向内側位置に変位させることによって、ブラシの接触面を、整流子に確実に当接させることができる。

カートリッジまたはブラシは、好都合なことに、組み付け前位置では、開口内へ突出しないか、わずかに突出するだけである。これにより、開口の断面積全体を、ブラシホルダプレートの組み付けに利用することができる。したがって、組み付け前位置で、電機子軸を整流子と共に、さらには、任意であるが、軸受け部材と共に案内して開口に通すことができる。

本発明の好適な実施形態は、保持手段が、組み付け前の位置で、ブラシをカートリッジ内で半径方向外側位置に保持することを特徴とする。これには、組み付け前位置及び最終組み付け位置間の距離を、最短に保持できるという利点がある。ブラシが半径方向外側位置に保持されるので、ブラシがカートリッジ内で半径方向外側後退位置に保持されていない時のように、キャリッジを、開口を空けることができるまで、半径方向外向きに戻す必要がない。

カートリッジが組み付け前位置にある時、ブラシは、好都合にも、カートリッジから突出しないか、わずかに突出するだけである。これには、キャリッジを、開口を空けることができるまで、半径方向外側に配置して、それらが開口内に突出しないか、わずかに突出するだけであるようにするだけでよいという利点がある。最終組み付け位置では、カートリッジが開口内へ、ほぼ整流子に達するまで突出することが望ましいことは、明らかである。その結果、ブラシは横方向にうまく案内される。

保持手段は、カートリッジが最終組み付け位置に変位する間、すなわち、最終組み付け位置に達するまでは、ブラシを解放しない。これにより、保持手段は早期に解放され、ブラシが半径方向内向きに、早期かつ不意に移動することが防止される。

本発明の１つの形態では、保持手段は、カートリッジに連結されたばねトングを含み、組み付け前位置では、このばねトングの自由端部がブラシに作用する。それにより、ばね荷重を受けたブラシは、半径方向外側位置に保持される。

ばねトングが、ブラシホルダプレートの、それぞれのブラシから遠い側部に位置し、組み付け前位置に、ばねトングの自由端部が、ブラシホルダプレートの開口を貫通する場合、本発明の好都合な形態が完成される。これによると、開口内のばねトングを、不注意による作動から保護するという利点が得られる。

本発明によれば、ブラシを自動解放できるようにするために、カートリッジが半径方向内向きに変位した時、ばねトングが、上がってそれぞれの開口の周囲の領域に当接し、それぞれのブラシを解放するので好都合である。ばねトングが上がると、それらはたわんで、各ブラシを保持する位置から離れ、ブラシが解放されて、半径方向内向きに移動する。

本発明の別の実施形態によれば、ブラシの解放後に、カートリッジが不意に移動することを防止するために、カートリッジは、最終組み付け位置で、ブラシホルダプレートに固定され、それにロックまたは締め付けることができるように形成されている。このために、たとえば、カートリッジまたは保持手段に、ブラシホルダプレートの縁部の背後か、ブラシホルダプレートの開口に係合するロック爪またはロック隆起部を設けることがある。

上述の目的はまた、ケーシングと、電機子軸と、電機子軸上に配置された整流子と、本発明に従ったブラシホルダプレートとを備える電動モータであって、最終組み付け位置では、ブラシの接触面が、ばね荷重を受けて整流子を押し付けるようになっている電動モータによって解決される。

本発明によれば、電動モータの組み付け処理を簡単にするために、電機子軸は、直径ａの軸受け部材を介して、ケーシングまたは端部シールドに当接支持されることができ、開口の直径ｂは、軸受け部材の直径ａより大きい。軸受け部材は、電機子軸に取り付けられ、組み付け前位置で案内されて、ブラシホルダプレートの開口を通過することができる。軸受け部材を案内して通した後、キャリッジを半径方向内向きに最終組み付け位置へ変位させ、任意であるが、保持手段がブラシを解放する。

上述の目的はまた、本発明による電動モータを組み付ける方法であって、電機子軸に軸受け部材を事前に組み付けること、カートリッジが組み付け前位置にある間に、ブラシホルダプレートをケーシングに挿入すること、軸受け部材を案内して開口を通過させること、及び、カートリッジを半径方向内向きに最終組み付け位置へ変位させることを含む方法によって解決される。ここで、ブラシは、組み付け中は、保持手段によってカートリッジ内で半径方向外側位置に保持され、カートリッジを最終組み付け位置へ変位させる時解放される。

本発明のさらなる好都合な構造及び特徴は、図面に示された実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する以下の記載からわかると思う。

図１は、電機子軸１２、電機子軸１２上に非回転的に配置された整流子１４、及び電機子軸１２上に配置された軸受け部材１６とを有する電動モータ１０の詳細を示す。また、ブラシホルダプレート１８も示され、その上に、合計３個のカートリッジ２０が配置されている。図５及び図６に示されているブラシ２２は、ばね荷重を受けてカートリッジ内を案内され、半径方向に中央開口２４の方に向いている。

開口２４の直径ｂは、軸受け部材１６の直径ａよりわずかに大きい。図１及び図２から明らかなように、ブラシ２２を内部に配置したカートリッジ２０は、組み付け前の位置では、開口２４内へ突出しない。その結果、図１及び図２に示された組み付け前の位置では、整流子１４がカートリッジ２０間の最終位置に達するまで、または、軸受け部材１６が、ケーシング側部上の図示しない軸受台に達するまで、電機子軸１２を軸受け部材１６と共に、矢印２６の方向に案内して、開口２４に通すことができる。次の作業段階で、ブラシホルダプレート１８上で半径方向に変位可能であるように配置されているカートリッジ２０を、矢印２８に従って、図１及び図２に示されている半径方向外側の組み付け前位置から、図３及び図４に示されている半径方向内側の最終組み付け位置へ変位させる。

本発明によれば、ブラシ２２を保持手段によって、カートリッジ２０の内部の半径方向外側の後退位置に保持することが考えられる。

カートリッジ２０が最終組付け位置に変位した時、保持手段がブラシ２２を解放し、それにより、ブラシは、半径方向のばね荷重を受けて、整流子１４にばね式に押し付けられる。

他方、本発明によれば、ブラシ２２をカートリッジ２０内で半径方向後方位置ではなく、半径方向前方位置に固定することが考えられる。この場合、カートリッジ２０は、組み付け前位置で、ブラシ２２が開口２４内へ突出しない程度に、半径方向外側の位置に配置することができる。カートリッジ２０が最終組付け位置に変位した時、ブラシ２２の接触側部が整流子１４に接触して、それに押し付けられる。

図３及び図４も、最終組み付け位置にある時、カートリッジ２０が開口２４内へ突出して、カートリッジ２０の前側が整流子１４にほぼ達していることを示している。これには、整流子１４に接触するブラシが、カートリッジによって最大限に横方向支持されるという利点がある。これは、ブラシ２２がカートリッジ２０内でくさび状に固定されることを抑制する。

図５は、ブラシホルダプレート１８及びカートリッジ２０を通る長手方向断面を示しており、カートリッジ２０は、半径方向外側の組み付け前の位置で示されている。ブラシ２２は、ばねトング３０の形の保持手段を介して、カートリッジ２０内のコイルばね３２のばね力に逆らって、半径方向外側位置に保持されている。この位置では、ブラシ２２の接触面３４は、カートリッジ２０から突出しない。

ばねトング３０の自由端部３６は、ブラシホルダプレート１８の開口４０及びカートリッジ２０の下側の開口４２を貫通して、ブラシ２２の保持開口３８にはまっている。ばねトング３０は、ブラシホルダプレート１８の、カートリッジ２０から遠い側部に位置するばねプレート４４の構成部分であり、このばねプレートは、連結ピン４６を介して、カートリッジ２０の下側に連結されている。

図６に示す整流子１４をカートリッジ２０間に挿入した後、カートリッジ２０を、ばねプレート４４及びばねトング３０と共に、矢印２８の方向に、最終組み付け位置に変位させる。最終組み付け位置に達する直前に、ばねトング３０の、ばねプレート４４に面する領域４８が、開口４０の内側縁部５０に当接し、それにより、ばねトング３０の自由端部３６がばねプレート４４の方向に移動して、ブラシ２２が解放される。コイルばね３２のばね力により、ブラシ２２は半径方向内向きに押されて、それの接触面３４で整流子１４に作用する。開口２４の長手軸に参照番号５８が付けられている。

規定の最終組み付け位置を達成するために、カートリッジ２０に停止縁部５２が設けられ、これは、最終組み付け位置で、ブラシホルダプレート１８の外側の狭い側部５４に当接する。

一方では、図５に示す組み付け前位置で、また、他方では、図６に示された最終組み付け位置で、意図しない変位を生じないように、カートリッジ２０を固定するために、ばねプレート４４は、カートリッジ２０に面する側にロック隆起部５６を有する。ロック隆起部５６は、図５の組み付け前位置では、ブラシホルダプレート１８の狭い側部５４よりさらに半径方向外側に位置している。

カートリッジ２０が半径方向内向きに移動すると、ばねプレート４４が弾性変形して、ロック隆起部５６が狭い側部５４の下側を、すなわち、ブラシホルダプレート１８の下側を通過する。その結果、カートリッジ２０を変位させるには、適当な力を加えることが必要になる。したがって、カートリッジ２０が、組み付け前位置から最終組み付け位置へ自動的に変位する可能性がなくなる。

最終組み付け位置に達した時、ばねプレート４４の復元力により、ロック隆起部５６は、ブラシホルダプレート２４の開口４０内に固定される。そのため、カートリッジ２０が半径方向外向きに自動的に変位することはない。

カートリッジ２０が図５に示す組み付け前位置から、図６に示す最終組み付け位置へ変位する時の差が、図６にｃで示されている。

以上の説明、特許請求の範囲及び図面に示された特徴は、すべて、個別に、及び任意所望の組み合わせの両方において、本発明に必須である。

本発明による電動モータの主要部材の、組み付け前位置における側面図である。 図１に従った電動モータの平面図である。 図１に従った電動モータを最終組み付け位置に示す図である。 図３に従った電動モータの平面図である。 本発明によるブラシホルダプレートの、組み付け前位置における断面図である。 最終組み付け位置における図５と同様の断面図である。

符号の説明

１０ 電動モータ
１２ 電機子軸
１４ 整流子
１６ 軸受け部材
１８ ブラシホルダプレート
２０ カートリッジ
２２ ブラシ
２４ 中央開口
２６、２８ 矢印
３０ ばねトング
３２ コイルばね
３４ 接触面
３６ ばねトングの自由端部
３８ 保持開口
４０ ブラシホルダプレートの開口
４２ カートリッジの開口
４４ ばねプレート
４６ 連結ピン
４８ ばねトングのばねプレートに面する領域
５０ 開口の内側縁部
５２ 停止縁部
５４ ブラシホルダプレートの狭い側部
５６ ロック隆起部
５８ 中央開口の長手軸

Claims (10)

1. カートリッジ（２０）、及びこのカートリッジ（２０）内を案内されるブラシ（２２）を備えるブラシホルダプレート（１８）において、前記ブラシの案内は、ブラシホルダプレート（１８）内の中央開口（２４）に向かう半径方向のばね荷重を加えて行われるブラシホルダプレートであって、前記カートリッジ（２０）は、ブラシホルダプレート（１８）上を半径方向外側の組み付け前位置から、半径方向内側の最終組み付け位置へ変位できるように配置され、組み付け前位置では、カートリッジに連結されたばねトング（３０）は、ブラシホルダプレート（１８）における各ブラシ（２２）から遠い側部に位置し、かつその自由端部（３６）は、ブラシホルダプレート（１８）の開口（４０）を貫通して、ブラシ（２２）の保持開口（３８）に作用するようになっていることを特徴とする、ブラシホルダプレート。
2. ブラシホルダプレート（１８）であって、カートリッジ（２０）またはブラシ（２２）は、組み付け前位置では、開口（２４）内へ、全く突出しないか、またはごくわずか突出していることを特徴とする、請求項１に記載のブラシホルダプレート。
3. ブラシホルダプレート（１８）であって、保持手段（３０）は、前記組み付け前位置で、前記ブラシ（２２）を前記カートリッジ（２０）内で半径方向の外側位置に保持していることを特徴とする、請求項１または２に記載のブラシホルダプレート。
4. ブラシホルダプレート（１８）であって、ブラシ（２２）は、組み付け前位置では、カートリッジ（２０）から全く突出しないか、またはわずかに突出していることを特徴とする、請求項３に記載のブラシホルダプレート。
5. ブラシホルダプレート（１８）であって、保持手段（３０）は、最終組み付け位置で、またはそれに達する直前に、ブラシ（２２）を解放するようになっていることを特徴とする、請求項３または４に記載のブラシホルダプレート。
6. ブラシホルダプレート（１８）であって、カートリッジ（２０）は、最終組み付け位置では、ブラシホルダプレート（１８）に固定され、ブラシホルダプレート（１８）にロックまたは締め付けられることができるように形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載のブラシホルダプレート。
7. ケーシングと、電機子軸（１２）と、この電機子軸（１２）上に配置された整流子（１４）と、前記請求項１から６までのいずれか１項に記載のブラシホルダプレート（１８）とを備える電動モータ（１０）であって、最終組み付け位置では、ブラシ（２２）の接触面（３４）が、ばね荷重を受けて前記整流子（１４）を押し付けるようになっていることを特徴とする、電動モータ。
8. 電動モータ（１０）であって、電機子軸（１２）は、直径ａの軸受け部材（１６）を介して、ケーシングまたは端部シールドに当接支持され、開口（２４）の直径ｂは、前記軸受け部材（１６）の直径ａよりも大きいことを特徴とする、請求項７に記載の電動モータ。
9. 請求項７または８に記載の電動モータ（１０）を組み付ける方法であって、電機子軸（１２）に軸受け部材（１６）を事前に組み付けること、カートリッジ（２０）が組み付け前位置にある間に、ブラシホルダプレート（１８）をケーシングに挿入すること、軸受け部材（１６）を案内して、開口（２４）を通過させること、及び、前記カートリッジ（２０）を半径方向内向きに最終組み付け位置へ変位させることを含むことを特徴とする方法。
10. 組み付け中、ブラシ（２２）は、保持手段（３０）によって、カートリッジ（２０）内で半径方向外側位置に保持され、かつカートリッジ（２０）を最終組み付け位置に変位させる時、解放されるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の方法。

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