JP5049754B2 - Manufacturing method of flat commutator - Google Patents
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Description
本発明は電動モータや発電機等に用いられるコミュテータの製造方法に関し、特に、各セグメント片が摺接面を軸方向に向けて配置される扁平型コミュテータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a commutator used for an electric motor, a generator, or the like, and more particularly to a method of manufacturing a flat type commutator in which each segment piece is disposed with its sliding contact surface facing the axial direction.
ブラシ付きの電動モータには、電源から供給される直流電流を所定のタイミングで転流してアマチュアコイルに供給するためにコミュテータが設けられている。このコミュテータは金属製のセグメント片を備えており、これらのセグメント片は周方向に所定の間隔を空けて並べて樹脂製のホルダ部に固定され、互いに絶縁されている。各セグメント片には対応するアマチュアコイルのコイル端が接続され、ブラシはその摺接面に摺接するようになっている。 An electric motor with a brush is provided with a commutator for commutating a direct current supplied from a power source at a predetermined timing and supplying the direct current to the amateur coil. This commutator is provided with metal segment pieces, and these segment pieces are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and fixed to a resin holder portion and insulated from each other. Each segment piece is connected to a coil end of a corresponding amateur coil, and the brush is in sliding contact with the sliding contact surface.
このようなコミュテータとしては、円筒状に形成されたホルダ部の外周面にセグメント片を配置し、ブラシを径方向からセグメント片に摺接させるようにした円筒状のもの(シリンダタイプ)が多く用いられるが、電動パワーステアリングやエンジンスタータ、燃料ポンプに用いられる電動モータ等では、装置の小型化のために、扁平型コミュテータ(フラットコミュテータやディスクコミュテータとも呼ばれる)を用いるようにしている。このような扁平型コミュテータでは、ホルダ部は樹脂材料により円板状に形成され、セグメント片は摺接面を軸方向に向けてホルダ部の一方の軸方向端面に固定されており、ブラシは軸方向からセグメント片に摺接するようになっている。 As such a commutator, a cylindrical one (cylinder type) in which a segment piece is arranged on the outer peripheral surface of a cylindrical holder portion and the brush is brought into sliding contact with the segment piece from the radial direction is often used. However, in an electric power steering, an engine starter, an electric motor or the like used for a fuel pump, a flat commutator (also called a flat commutator or a disk commutator) is used to reduce the size of the apparatus. In such a flat type commutator, the holder portion is formed in a disk shape from a resin material, the segment piece is fixed to one axial end surface of the holder portion with the sliding contact surface facing the axial direction, and the brush is It comes in sliding contact with the segment piece from the direction.
一方、扁平型コミュテータの製造方法としては、例えば特許文献1に示されるように、複数のセグメント片を金属製のカートリッジに装着し、このカートリッジを成形型の内部に配置した状態で樹脂材料の射出成形を行うことにより、ホルダ部をセグメント片と一体に樹脂成形するようにした方法が知られている。
しかしながら、特許文献1に示される製造方法では、金属製のカートリッジを用いるようにしているので、同じく金属製であるセグメント片をカートリッジに密着させて所定のシール性を持たせることは困難であり、樹脂材料の射出成形時にセグメント片とカートリッジとの間に樹脂材料が侵入し、摺接面や隣り合うセグメント片の間のスリット部分に樹脂材料が残留する場合があった。そのため、これらの残留樹脂を取り除くための後工程が必要となり、このコミュテータの製造工数つまりは製造コストが高められていた。
However, in the manufacturing method shown in
本発明の目的は、樹脂材料の成形時におけるセグメント片の摺接面への樹脂材料の付着を防止して、扁平型コミュテータの製造コストを低減することにある。 An object of the present invention is to prevent the resin material from adhering to the sliding contact surface of the segment piece during molding of the resin material, and to reduce the manufacturing cost of the flat commutator.
本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、アマチュアシャフトに固定される樹脂製のホルダ部と、軸方向に向く摺接面を備え周方向に並べて前記ホルダ部に固定される複数の金属製のセグメント片とを備えた扁平型コミュテータの製造方法であって、前記摺接面を覆う保護面を備えた樹脂製のカートリッジに複数の前記セグメント片を周方向に所定の間隔を空けて並べて装着する工程と、複数の前記セグメント片が装着された前記カートリッジを成形型内に配置し、樹脂材料により前記ホルダ部を成形する工程と、前記ホルダ部が成形された後に前記セグメント片から前記カートリッジを取り外す工程とを有し、前記成形型には前記カートリッジの外周が当接する第1の位置決め面と前記セグメント片の外周に所定の間隔を空けて対向する第2の位置決め面とが設けられ、前記樹脂材料は前記成形型の軸心部分から該成形型の内部に充填されることを特徴とする。
A flat commutator manufacturing method according to the present invention includes a resin holder portion fixed to an amateur shaft, and a plurality of metal segments arranged in a circumferential direction and fixed to the holder portion with a sliding contact surface facing an axial direction. A method of manufacturing a flat commutator provided with a piece, the step of mounting a plurality of the segment pieces in a circumferential direction at predetermined intervals on a resin cartridge provided with a protective surface covering the sliding contact surface And a step of disposing the cartridge on which a plurality of segment pieces are mounted in a molding die, molding the holder portion with a resin material, and a step of removing the cartridge from the segment pieces after the holder portion is molded. possess the door, said the mold facing with a predetermined interval on an outer periphery of the segment piece and the first positioning surface outer periphery of the cartridge abuts And second positioning surface is provided, the resin material is characterized Rukoto filled in the forming die from the axial center portion of the mold.
本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジをガラス転移温度以上の状態のもとで前記セグメント片から取り外すことを特徴とする。 The flat commutator manufacturing method of the present invention is characterized in that the cartridge is detached from the segment piece under a state of a glass transition temperature or higher.
本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジが非強化のポリアミド系樹脂により形成されていることを特徴とする。 The flat commutator manufacturing method of the present invention is characterized in that the cartridge is formed of a non-reinforced polyamide resin.
本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジがナイロン66により形成されていることを特徴とする。
The flat commutator manufacturing method of the present invention is characterized in that the cartridge is made of
本発明によれば、各セグメント片が装着されるカートリッジを樹脂製としたので、セグメント片の摺接面をカートリッジの保護面に密着させ、ホルダ部を樹脂成形する際に当該摺接面へ樹脂が付着することを防止することができる。これにより、摺接面に付着した樹脂を取り除くための後工程を不要として、この扁平型コミュテータの製造コストを低減させることができる。 According to the present invention, since the cartridge on which each segment piece is mounted is made of resin, the sliding contact surface of the segment piece is brought into close contact with the protective surface of the cartridge, and the resin is applied to the sliding contact surface when the holder portion is resin-molded. Can be prevented from adhering. This eliminates the need for a post-process for removing the resin adhering to the sliding contact surface, thereby reducing the manufacturing cost of the flat commutator.
また、本発明によれば、成形型に充填される樹脂材料の圧力により、カートリッジは第1の位置決め面に押し付けられ、各セグメント片は第2の位置決め面により位置決めされるので、各セグメント片を精度よく位置決めすることができるとともに、樹脂成形圧を利用してセグメント片をカートリッジに強く密着させてカートリッジとセグメント片の間やカートリッジと成形型の内面との間への樹脂材料の侵入を確実に防止することができる。 Further, according to the present invention, the cartridge is pressed against the first positioning surface by the pressure of the resin material filled in the mold, and each segment piece is positioned by the second positioning surface. In addition to positioning accurately, the resin piece pressure is used to bring the segment pieces into close contact with the cartridge, ensuring that the resin material enters between the cartridge and the segment pieces or between the cartridge and the inner surface of the mold. Can be prevented.
さらに、本発明によれば、カートリッジをガラス転移温度以上の状態のもとでセグメント片から取り外すようにしたので、カートリッジの取り外し作業を容易にすることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the cartridge is removed from the segment piece under the state of the glass transition temperature or higher, the cartridge can be easily removed.
さらに、本発明によれば、カートリッジを非強化のポリアミド系樹脂により形成するようにしたので、当該カートリッジにセグメント片の装着時に適度な弾性と摺動性を持たせて、カートリッジへのセグメント片の装着作業を容易にすることができる。また、カートリッジにホルダ部の成形時に対する十分な耐熱性を持たせることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the cartridge is formed of non-reinforced polyamide-based resin, when the segment piece is attached to the cartridge, the cartridge is provided with appropriate elasticity and slidability. Installation work can be facilitated. Further, the cartridge can have sufficient heat resistance against the molding of the holder portion.
さらに、本発明によれば、カートリッジをナイロン66により形成するようにしたので、ホルダ部の成形直後の高温度の状況下においても、セグメント片からカートリッジを容易に取り外すことができる。
Furthermore, according to the present invention, since the cartridge is formed of
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は二輪車(オートバイ)に用いられるスタータモータの内部構造を示す断面図であり、このスタータモータ11は両端がカバー12a,12bにより閉塞された円筒状のヨーク13を備え、このヨーク13の内部にはアマチュア14(電機子)が収容されている。アマチュア14はアマチュアシャフト15が各カバー12a,12bに設けられる軸受16a,16bに支持されることによりヨーク13の内部で回転自在となっており、アマチュアシャフト15に固定されるアマチュアコア17には複数のアマチュアコイル18が巻装されている。また、アマチュアシャフト15には、アマチュアコア17に隣接して扁平型コミュテータ21(以下、コミュテータ21とする。)が固定されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a starter motor used in a motorcycle (motorcycle). The starter motor 11 includes a
図2は図1に示すコミュテータの詳細を示す一部切り欠き斜視図であり、このコミュテータ21はいわゆる扁平型(ディスク型)となっており、軸方向寸法に対して径方向寸法が大きい略円板状に形成されたホルダ部22を有している。このホルダ部22は、例えば熱硬化性樹脂などの樹脂材料を成形(モールド成形)して形成されており、その軸心に形成される軸孔23においてアマチュアシャフト15に圧入されて当該アマチュアシャフト15に固定されるようになっている。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the details of the commutator shown in FIG. 1. This
ホルダ部22の一方の軸方向端面には、周方向に所定の間隔を空けて放射状に並べて複数のセグメント片24が固定されている。これらのセグメント片24は例えば銅などの金属材料により形成され、その外形形状は略扇形状となっており、それぞれ摺接面24aを軸方向に向けてホルダ部22に配置されている。隣り合うセグメント片24の間にはホルダ部22が介在するとともにその表面側にはスリット25が形成されており、各セグメント片24はホルダ部22とスリット25とにより隔てられて互いに電気的に絶縁されている。各セグメント片24の外周側の一端にはコイル接続部24bが設けられ、各コイル接続部24bにはそれぞれ接続溝24cが形成されている。アマチュアコイル18のコイル端は対応するセグメント片24の接続溝24cに挿通され、当該挿通部分がヒュージング等されてコイル接続部24bに電気的に接続されるようになっている。
A plurality of
図1に示すように、コミュテータ21の側のカバー12bには一対の給電用のブラシ26a,26bがアマチュアシャフト15の軸心に対して平行に移動自在に装着されており、これらのブラシ26a,26bはそれぞれスプリング27a,27bにより付勢され、アマチュアシャフト15の軸方向から各セグメント片24の摺接面24aに摺接している。各ブラシ26a,26bはスタータスイッチ(不図示)等を介して車載されるバッテリ等の電源(不図示)に接続され、スタータスイッチが操作されると電源からブラシ26a,26bに電流が供給されるようになっている。ブラシ26a,26bに電流が供給されると、当該電流はブラシ26a,26bとコミュテータ21により転流されて所定のタイミングで各アマチュアコイル18に供給され、これにより、アマチュアコア17とヨーク13の内面に固定されるマグネット28との間で電磁力が発生し、この電磁力によりアマチュアシャフト15が所定の方向に回転するようになっている。
As shown in FIG. 1, a pair of
次に、このコミュテータ21の製造方法、つまり本発明の一実施の形態である扁平型コミュテータ21の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図3は図2に示すコミュテータの製造工程を示す工程図であり、コミュテータ21はこの工程図に示す各工程P1〜P6を経て製造される。これらの工程P1〜P6によるコミュテータ21の製造方法を簡単に説明すると、まず、セグメント片形成工程P1において複数のセグメント片24が形成され、カートリッジ装着工程P2においてこれらのセグメント片24が後述するカートリッジに装着される。次いで、アンカー形成工程P3において各セグメント片24の摺接面24aの裏面に後述するアンカーが加工され、ホルダ部成形工程P4においてカートリッジに装着されたセグメント片24をインサートした状態でホルダ部22が樹脂成形される。ホルダ部22が成形されると、カートリッジ取り外し工程P5においてセグメント片24からカートリッジが取り外され、次いで、接続溝形成工程P6においてコイル接続部24bに接続溝24cが形成されてコミュテータ21が完成する。
FIG. 3 is a process diagram showing the manufacturing process of the commutator shown in FIG. 2, and the
次に、各工程P1〜P6の詳細について順に説明する。 Next, the detail of each process P1-P6 is demonstrated in order.
図4はセグメント片形成工程を概略で示す斜視図であり、図5は図4に示すセグメント片形成工程により形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。 4 is a perspective view schematically showing the segment piece forming step, and FIG. 5 is a perspective view showing details of the segment piece formed by the segment piece forming step shown in FIG.
このコミュテータ21の製造に用いられるセグメント片24は、セグメント片形成工程P1により、母材31(テーターバー)を所定形状に切断して形成される。図4に示すように、母材31としては、例えば引抜き加工により断面形状が軸方向に一様な所定形状に形成された銅材等が用いられており、この母材をプレス加工等により図4中破線で示す切断線に沿って順次切断することにより、複数の銅製のセグメント片24が形成される。図5に示すように、当該工程P1により形成されたセグメント片24は、摺接面24aを備えた本体部24dと、本体部24dの一端に段差を付けて設けられるコイル接続部24bと、本体部24dの他端に段差を付けて設けられる固定用凸部24eとを備えた所定形状に形成される。
The
また、セグメント片24の一端に設けられるコイル接続部24bには、例えばプレス加工等により、コイル接続部24bを貫通する下孔32が予め形成される。この下孔32は、ホルダ部22の成形後に行われる接続溝形成工程P6においてコイル接続部24bに接続溝24cを加工する際に、当該加工を容易にしてホルダ部22への負担を低減させるために予め形成されるものである。
Moreover, the
なお、本実施の形態においては、母材31から切り出されたセグメント片24に下孔32を形成するようにしているが、これに限らず、予め母材31に軸方向に並べて複数の下孔32を形成し、当該下孔32を含むセグメント片24を母材31から切り出すようにしてもよい。
In the present embodiment, the
セグメント片形成工程P1において複数のセグメント片24が製造されると、次いで、カートリッジ装着工程P2において複数のセグメント片24がカートリッジに装着される。
When the plurality of
図6はカートリッジの構成を示す正面図であり、図7は図6におけるA−A線に沿う断面図である。また、図8(a)、(b)はそれぞれカートリッジへのセグメント片の装着手順を示す斜視図であり、図9は複数のセグメント片が装着された状態のカートリッジを示す正面図である。 6 is a front view showing the configuration of the cartridge, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIGS. 8A and 8B are perspective views showing a procedure for attaching the segment pieces to the cartridge. FIG. 9 is a front view showing the cartridge in a state where a plurality of segment pieces are attached.
カートリッジ装着工程P2で用いられるカートリッジ33は樹脂製となっており、このカートリッジ33は円環状の基板部34を備えている。基板部34の外周には当該基板部34と一体に外周壁35が設けられており、また、基板部34の上には各セグメント片24の間にスリット25を形成するための複数の隔壁36が一体に設けられている。これらの隔壁36は基板部34上に放射状に並べて配置されており、その一端は外周壁35の内面に連結されている。
The
図7に示すように、各隔壁36は、その先端部から外周壁35と連結される基端部に向けての所定の範囲では、上面が基板部34と平行となって基板部34からの高さ寸法が一定な壁状に形成されている。一方、各隔壁36の基端部側には外周壁35に近づくに連れて基板部34からの高さ寸法が徐々に増加する方向に傾斜する傾斜部としての傾斜面36aが形成されており、この傾斜面36aにおける基板部34からの高さ寸法は先端部の側よりも高くなっている。
As shown in FIG. 7, each
また、各隔壁36の基端部における両側面には、カートリッジ33に装着されるセグメント片24を当該カートリッジ33に保持させるための凸部37が設けられている。これらの凸部37は隔壁36の側面から外周壁35に沿って周方向に突出しており、隣り合う隔壁36の間隔はこれらの凸部37により狭められている。
Further, on both side surfaces of the base end portion of each
基板部34上の隣り合う隔壁36と外周壁35とにより区画された面はそれぞれセグメント片24の摺接面24aを覆うための保護面38となっており、つまり、カートリッジ33の基板部34上にはセグメント片24の数に対応した数の複数の保護面38が周方向に並べて形成されている。そして、図8(a)、(b)に示すように、各セグメント片24は、その摺接面24aを保護面38に当接させるとともにコイル接続部24bを外周側としてその両側部において隣り合う隔壁36の間に填め込まれるようにカートリッジ33に装着される。
The surfaces defined by the
このとき、各隔壁36に設けられる凸部37がセグメント片24の両側部に押し潰されて弾性変形し、当該弾性力によりセグメント片24はカートリッジ33に保持されるようになっている。
At this time, the
このように、このコミュテータ21の製造方法では、樹脂製のカートリッジ33の各隔壁36の両側面に周方向に突出する凸部37を設け、各カートリッジ33を当該凸部37を押し潰すようにカートリッジ33に装着させるようにしたので、凸部37の弾性力によりセグメント片24をカートリッジ33に保持させることができる。これにより、各工程間の移動時等においてカートリッジ33からセグメント片24が離脱することを防止して、セグメント片24の欠品等による不良品の発生を防止することができる。
As described above, in this method of manufacturing the
各隔壁36の間に複数のセグメント片24が順次填め込まれることにより、図9に示すように、各セグメント片24は、その摺接面24aがカートリッジ33の保護面38に覆われた状態となって当該カートリッジ33に周方向に隔壁36の分だけ間隔を空けて並べて装着される。カートリッジ33に装着された各セグメント片24の内周側の先端部分つまり固定用凸部24eはカートリッジ33によって拘束されていないので、各セグメント片24は各隔壁36を弾性変形させることにより、径方向に若干移動することができるようになっている。
By sequentially inserting a plurality of
ここで、このカートリッジ33はナイロン66(PA66)と呼ばれる非強化のポリアミド系樹脂により形成されており、所定のガラス転移温度(約50℃)以上となるとガラス転移を生じて剛性と粘度が低下したゴム状態に変化するようになっている。後述するホルダ部成形工程P4においては、加熱された樹脂材料の熱によりカートリッジ33はガラス転移温度以上に加熱され、これにより、カートリッジ33とセグメント片24との密着度が高められてカートリッジ33とセグメント片24との間からの樹脂材料の侵入が防止されるようになっている。
Here, the
カートリッジ装着工程P2において複数のセグメント片24がカートリッジ33に装着されると、次に、アンカー形成工程P3において各セグメント片24にアンカーが加工形成される。
When the plurality of
図10はアンカー形成型によるアンカーの加工状態を示す断面図であり、図11はアンカーが形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a processed state of the anchor by the anchor forming die, and FIG. 11 is a perspective view showing details of a segment piece on which the anchor is formed.
図10に示すように、アンカー形成型41は上型42と下型43とを有しており、セグメント片24が装着された状態のカートリッジ33は下型43に配置される。一方、上型42には円筒状のストリッパ44が設けられており、このストリッパ44の上部にはスプリング45を介してパンチホルダ46が設けられている。パンチホルダ46には下方に向けてパンチ47が取り付けられており、このパンチ47はストリッパ44の内側に配置されて当該ストリッパ44に軸方向に相対移動自在に支持されている。パンチ47の先端部には爪削ぎ部47aが形成されている。この爪削ぎ部47aはその内周側が上方に拡径したテーパ形状に形成されており、下型43に配置された各セグメント片24のコイル接続部24bの内径側寄りの部分に対向するようになっている。
As shown in FIG. 10, the
プレス装置(不図示)によりパンチホルダ46が下方に押し下げられると、ストリッパ44と下型43の間にコイル接続部24bが挟み込まれて各セグメント片24が所定位置に保持される。この状態でさらにパンチホルダ46が下方に押し下げられると、パンチ47が下降して爪削ぎ部47aがコイル接続部24bの内径側寄りの部分に当接する。そして、さらにパンチホルダ46がコイル接続部24bの厚み寸法程度のストロークを下降すると、爪削ぎ部47aがセグメント片24に食い込み、図11に示すように、各セグメント片24のコイル接続部24bの内周側にアンカー48が形成される。このとき、アンカー48は爪削ぎ部47aのテーパ形状に沿って内周側に倒れるように突出形成される。
When the
このようなアンカー形成型41によりアンカー48が形成される際には、各セグメント片24はパンチ47により下方に向けて押されるので、当該押し付け力により各セグメント片24は下型43に配置されたカートリッジ33に強く押し付けられる。これにより、カートリッジ33の凸部37を十分に弾性変形させて、各セグメント片24の摺接面24aをカートリッジ33の保護面38に密着させることができる。
When the
アンカー形成工程において各セグメント片24にアンカー48が形成されると、次に、ホルダ部成形工程P4において、成形型を用いた樹脂材料の射出成形によりホルダ部22が形成される。
When the
図12はホルダ部成形工程における成形型の加工状態を示す断面図であり、図13は成形型の内部におけるカートリッジとセグメント片の配置状態を示す断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a processing state of the forming die in the holder part forming step, and FIG. 13 is a cross-sectional view showing an arrangement state of cartridges and segment pieces inside the forming die.
図12に示すように、この成形型51は上型52と下型53とを有しており、上型52と下型53の間にホルダ部22を成形するための成形室54が形成されている。
As shown in FIG. 12, the
下型53の成形室54の内部にはカートリッジ収容部55が設けられており、複数のセグメント片24が装着された状態のカートリッジ33は当該収容部55に配置されるようになっている。図13に示すように、カートリッジ収容部55は成形室54の軸方向に直交する円環状の支持面55aと支持面55aの外周に立設される第1の位置決め面55bとを備えた凹形状に形成されており、複数のセグメント片24が装着された状態のカートリッジ33は当該セグメント片24を上側として基板部34を支持面55aに接触させるとともに外周壁35を第1の位置決め面55bに当接させて当該収容部55に配置されるようになっている。
A
また、下型53のカートリッジ収容部55よりも一段上の外側にはセグメント片支持部56が設けられている。図13に示すように、セグメント片支持部56は成形室54の軸方向に直交する円環状の支持面56aと支持面56aの外周に立設される第2の位置決め面56bとを備えており、複数のセグメント片24が装着された状態のカートリッジ33がカートリッジ収容部55に配置されると、各セグメント片24のコイル接続部24bはセグメント片支持部56の支持面56aに配置されるとともにその外周は第2の位置決め面56bに所定の間隔を空けて対向するようになっている。
A
図12に示すように、成形型51の上型52には成形室54の軸心部分に開口するようにゲート57が設けられており、所定の温度(本実施の形態においては180℃)にまで加熱された樹脂材料がこのゲート57から成形室54の内部に射出されるようになっている。
As shown in FIG. 12, the
図14(a)〜(c)はそれぞれ成形型によりホルダ部が樹脂成形される手順を示す説明図であり、図12に示すようにカートリッジ33に装着された状態のまま複数のセグメント片24が成形室54の内部に収容されると、図14(a)に示すように、所定の温度(180℃)にまで加熱された樹脂材料がゲート57から成形室54の内部に射出される。ゲート57から射出された樹脂材料は、成形室54の軸心部分の上側からその外周部分に向けて成形室54の内部に充填される。
14 (a) to 14 (c) are explanatory views showing a procedure for resin molding of the holder portion by the molding die, respectively. As shown in FIG. 12, the plurality of
図14(b)に示すように、樹脂材料が各セグメント片24の部分にまで充填されると、成形室54の軸心部分の上方から射出される樹脂材料の圧力により、各セグメント片24は軸方向下側と径方向外側とに向けて押される。また、このとき、樹脂材料の熱がセグメント片24を介して伝達されることによりカートリッジ33はガラス転移温度以上に加熱され、ガラス転移を生じてゴム状に変化する。
As shown in FIG. 14B, when the resin material is filled up to the
各セグメント片24が樹脂圧により軸方向下側に押されると、各セグメント片24の摺接面24aがカートリッジ33の保護面38に押し付けられるとともに、カートリッジ33の基板部34がカートリッジ収容部55の支持面55aに押し付けられる。したがって、セグメント片24の摺接面24aがゴム状となったカートリッジ33の保護面38に密着するとともに、ゴム状となったカートリッジ33の基板部34が支持面55aに密着して、セグメント片24とカートリッジ33との間やカートリッジ33と支持面55aとの間への樹脂材料の侵入が防止される。
When each
一方、各セグメント片24が樹脂圧により径方向外側に押されると、図14(c)に示すように、各セグメント片24と第1の位置決め面55bとの間にゴム状となったカートリッジ33の外周壁35が挟み込まれ、その厚みが薄くなるように圧縮される。これにより、セグメント片24がゴム状となった外周壁35に密着するとともに、ゴム状となった外周壁35が第1の位置決め面55bに密着して、セグメント片24とカートリッジ33との間やカートリッジ33と第1の位置決め面55bとの間への樹脂材料の侵入が防止される。
On the other hand, when each
また、各セグメント片24が樹脂圧により径方向外側に押され、外周壁35がセグメント片24により押されて圧縮されると、各セグメント片24はその分だけ成形室54内を径方向外側に移動し、コイル接続部24bの外周部分が第2の位置決め面56bに当接する。これにより、各セグメント片24は成形室54内の所定位置に精度よく位置決めされる。
Further, when each
この状態で成形室54の内部が樹脂材料で満たされ、これが固化することにより、ホルダ部22が形成される。ホルダ部22は、セグメント片24に設けられるアンカー48と固定用凸部24eとを内包するように形成され、これにより、各セグメント片24はホルダ部22に固定される。また、この成形工程P4により、各コイル接続部24bに形成された下孔32には樹脂材料が侵入し、当該下孔32は樹脂材料により埋められた状態となる。
In this state, the inside of the
ホルダ部22が樹脂成形されると、当該成形品が成形型51から取り出され、後工程として行われる切削加工等によりホルダ部22の軸心に軸孔23が形成され、ホルダ部成形工程P4が終了する。
When the
このように、このコミュテータ21の製造方法では、各セグメント片24が装着されるカートリッジ33を樹脂製としたので、セグメント片24の摺接面24aをカートリッジ33の保護面38に密着させて当該摺接面24aへの樹脂の付着を防止することができる。これにより、セグメント片24の摺接面24aに付着した樹脂を取り除くための後工程を不要として、このコミュテータ21の製造コストを低減させることができる。
As described above, in the manufacturing method of the
また、このコミュテータ21の製造方法では、成形型51に充填される樹脂材料の圧力により、各セグメント片24の摺接面24aをカートリッジ33の保護面38に密着させ、また、カートリッジ33を支持面55aや第1の位置決め面55bに密着させるようにしたので、セグメント片24とカートリッジ33の間やカートリッジ33と成形型51の内面との間への樹脂材料の侵入を確実に防止することができる。
Further, in the manufacturing method of the
さらに、このコミュテータ21の製造方法では、成形型51に充填される樹脂材料の圧力により各セグメント片24の外周つまりコイル接続部24bを第2の位置決め面56bに当接させるようにしたので、各セグメント片24をホルダ部22に精度よく位置決めすることができる。
Further, in this method of manufacturing the
さらに、このコミュテータ21の製造方法では、各隔壁36の両側面に設けられる凸部37はカートリッジ33と各セグメント片24との間のシール性を高める機能も有するので、これにより、セグメント片24とカートリッジ33の間への樹脂材料の侵入を確実に防止することができる。
Furthermore, in this method of manufacturing the
ホルダ部成形工程P4においてホルダ部22が樹脂成形されると、次に、カートリッジ取り外し工程P5において、各セグメント片24からカートリッジ33が取り外される。
If the
このカートリッジ取り外し工程P5は、ホルダ部成形工程P4において加熱された樹脂材料の熱を受けてガラス転移温度以上の温度にまで加熱されたカートリッジ33が当該温度以下にまで冷やされる前に行われる。つまり、カートリッジ33がガラス転移温度以上の状態のもとで取り外し作業が行われる。これにより、カートリッジ33がガラス転移してゴム状となったまま取り外し作業をすることができるので、当該作業を容易にすることができる。
This cartridge removal process P5 is performed before the
このように、このコミュテータ21の製造方法では、カートリッジ33をガラス転移温度以上の状態のもとでセグメント片24から取り外すようにしたので、カートリッジ33の取り外し作業を容易にすることができる。
As described above, in the method for manufacturing the
また、このコミュテータ21の製造方法では、カートリッジ33をナイロン66等のポリアミド系樹脂により形成するようにしているが、このようなポリアミド系樹脂はホルダ部22を形成する樹脂に対して適度な接着力を有している。したがって、ホルダ部成形工程P4においてカートリッジ33とセグメント片24との間に樹脂材料が侵入した場合であっても、侵入した樹脂材料はカートリッジ33の側に付着し、セグメント片24に樹脂が残ることを防止することができる。
Further, in the manufacturing method of the
なお、本実施の形態においては、ホルダ部22の樹脂成形後、カートリッジ33がガラス転移温度以下に冷える前にカートリッジ取り外し工程P5を行うようにしているが、これに限らず、ホルダ部22の樹脂成形後、カートリッジ33がガラス転移温度以下に冷えた場合には、カートリッジ33をガラス転移温度以上に再度加熱してからカートリッジ取り外し工程P5を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, after the resin molding of the
一方、カートリッジ33が取り外されると、隣り合うセグメント片24の間にはカートリッジ33の隔壁36によりスリット25が形成されるが、このコミュテータ21の製造方法では、カートリッジ33の各隔壁36の基端部側に傾斜面36aを形成するようにしたので、図2に示すように、隣り合うセグメント片24の間におけるホルダ部22の外周部分にはテーパ面58が形成されることになる。これにより、ホルダ部22の成形後、カートリッジ33を取り外す際に、当該ホルダ部22の角部が欠けることを防止することができる。
On the other hand, when the
このように、このコミュテータ21の製造方法では、カートリッジ33の各隔壁36の基端部側に傾斜面36aを形成するようにしたので、隣り合うセグメント片24の間におけるホルダ部22の外周部分をテーパ面58として形成し、これにより、カートリッジ33を取り外す際に、隣り合うセグメント片24の間におけるホルダ部22の外周部分の角部が欠けることを防止することができる。
As described above, in the manufacturing method of the
カートリッジ取り外し工程P5においてカートリッジ33がセグメント片24から取り外されると、次に、接続溝形成工程P6において、各セグメント片24のコイル接続部24bに接続溝24cが形成される。
When the
図15は接続溝形成型を示す断面図であり、図16(a)〜(c)はそれぞれ接続溝形成型による接続溝の加工手順を示す説明図である。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing a connection groove forming mold, and FIGS. 16A to 16C are explanatory views showing processing steps of the connection groove by the connection groove forming mold.
図15に示すように、接続溝形成型61は上型62と下型63とを有しており、下型63には上下方向に移動自在に支持台64が設けられており、この支持台64はスプリング65により支持されて所定位置に保持されている。支持台64の軸心には上方に向けて突出する支持ピン66が設けられており、セグメント片24が固定されたホルダ部22は、その軸孔23において支持ピン66に挿通されて支持台64に位置決めされた状態で配置されるようになっている。
As shown in FIG. 15, the connection
図16(a)からも解るように、下型63にはセグメント片24の数に対応した複数のパンチ67(オス型)が放射状に並べて配置されており、各セグメント片24のコイル接続部24bに形成された下孔32は対応するパンチ67と対向するようになっている。一方、上型62にはパンチ67に対応した複数のダイ68(メス型)が設けられており、これらのダイ68にはスクラップ排出部69が設けられている。
As can be seen from FIG. 16A, a plurality of punches 67 (male type) corresponding to the number of
上型62がプレス装置(不図示)により押されて下方に移動すると、各セグメント片24は上型62により下方に向けて押され、スプリング65のばね力に抗して支持台64とともに下方に移動する。各セグメント片24が下方に移動すると、図16(b)に示すように、コイル接続部24bの下孔32を含む部分がプレス加工つまり各パンチ67とダイ68による剪断加工により溝状に切断される。これにより、図16(c)に示すように、下孔32とともに下孔32に充填された樹脂材料が除去され、各セグメント片24のコイル接続部24bに溝状の接続溝24cが形成される。
When the upper die 62 is pushed downward by a pressing device (not shown) and moved downward, each
なお、符号71は、加工後に各セグメント片24をパンチ67から取り外すためのエジェクタである。
ここで、このコミュテータ21の製造方法では、コイル接続部24bには予め下孔32を形成するようにしているので、パンチ67とダイ68による接続溝24cの加工に必要な剪断力をコイル接続部24bに予め下孔32が形成されない場合に比べて小さくし、その加工を容易にすることができる。また、接続溝24cの加工に必要な剪断力を下孔32が形成されない場合に比べて小さくすることができるので、接続溝24cの加工時にホルダ部22に加わる荷重を低減して、当該加工時にホルダ部22が損傷を受けることを防止することができる。
Here, in the manufacturing method of the
このように、このコミュテータ21の製造方法では、コイル接続部24bに予め下孔32を設け、当該下孔32を含む部分をプレス加工により切断して接続溝24cを形成するようにしたので、接続溝24cの加工を容易にするとともに、当該加工時にホルダ部22に加わる荷重を低減してホルダ部22の損傷を防止することができる。
As described above, in the method for manufacturing the
図17は図5に示すセグメント片の変形例を示す斜視図である。 FIG. 17 is a perspective view showing a modification of the segment piece shown in FIG.
図5に示すセグメント片24では、コイル接続部24bに予め下孔32を形成するようにしているが、図17に示す変形例のように、コイル接続部24bに予め接続溝24cに対応した形状の下溝72(仮溝)を形成するようにしてもよい。この場合、接続溝形成工程P6においては、当該下溝72を含む部分がパンチ67とダイ68を用いたプレス加工により切断され、接続溝24cが形成される。
In the
なお、図17においては、前述した部分に対応する部分には同一の符号を付してある。 In FIG. 17, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the portions described above.
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態おいては、スタータモータ11に用いられる扁平型コミュテータ21に本発明を適用しているが、これに限らず、例えば電動パワーステアリングや燃料ポンプの駆動源として用いられる電動モータの扁平型コミュテータに本発明を適用するようにしてもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the
また、前記実施の形態においては、カートリッジ33を非強化のナイロン66により形成するようにしているが、これに限らず、例えばナイロン6(PA6)やナイロン46(PA46)等の他のポリアミド系樹脂や、これらの強化タイプのポリアミド系樹脂、さらにポリアミド系以外の樹脂など、他の樹脂材料によりカートリッジ33を形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
さらに、接続溝24cがプレス加工により摺接面24aに対して垂直な方向から成形されることで、アマチュアコイル18が抜けにくい形状やアマチュアコイル18の外周面に密着しやすい形状など、接続溝24cの形状に自由度を増すことができる。
Further, the connecting
さらに、前記実施の形態においては、カートリッジ33の凸部37を隔壁36の基端部に設けるようにしているが、これに限らず、隔壁36の両側部に周方向に突出するように設けられていれば、その位置は問わない。
Further, in the above-described embodiment, the
11 スタータモータ
12a,12b カバー
13 ヨーク
14 アマチュア
15 アマチュアシャフト
16a,16b 軸受
17 アマチュアコア
18 アマチュアコイル
21 扁平型コミュテータ
22 ホルダ部
23 軸孔
24 セグメント片
24a 摺接面
24b コイル接続部
24c 接続溝
24d 本体部
24e 固定用凸部
25 スリット
26a,26b ブラシ
27a,27b スプリング
28 マグネット
31 母材
32 下孔
33 カートリッジ
34 基板部
35 外周壁
36 隔壁
36a 傾斜面(傾斜部)
37 凸部
38 保護面
41 アンカー形成型
42 上型
43 下型
44 ストリッパ
45 スプリング
46 パンチホルダ
47 パンチ
47a 爪削ぎ部
48 アンカー
51 成形型
52 上型
53 下型
54 成形室
55 カートリッジ収容部
55a 支持面
55b 第1の位置決め面
56 セグメント片支持部
56a 支持面
56b 第2の位置決め面
57 ゲート
58 テーパ面
61 接続溝形成型
62 上型
63 下型
64 支持台
65 スプリング
66 支持ピン
67 パンチ
68 ダイ
69 スクラップ排出部
71 エジェクタ
72 下溝
P1 セグメント片形成工程
P2 カートリッジ装着工程
P3 アンカー形成工程
P4 ホルダ部成形工程
P5 カートリッジ取り外し工程
P6 接続溝形成工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
37
Claims (4)
前記摺接面を覆う保護面を備えた樹脂製のカートリッジに複数の前記セグメント片を周方向に所定の間隔を空けて並べて装着する工程と、
複数の前記セグメント片が装着された前記カートリッジを成形型内に配置し、樹脂材料により前記ホルダ部を成形する工程と、
前記ホルダ部が成形された後に前記セグメント片から前記カートリッジを取り外す工程とを有し、
前記成形型には前記カートリッジの外周が当接する第1の位置決め面と前記セグメント片の外周に所定の間隔を空けて対向する第2の位置決め面とが設けられ、前記樹脂材料は前記成形型の軸心部分から該成形型の内部に充填されることを特徴とする扁平型コミュテータの製造方法。 A flat commutator manufacturing method comprising: a resin holder portion fixed to an amateur shaft; and a plurality of metal segment pieces arranged in the circumferential direction and fixed to the holder portion with a sliding contact surface facing in the axial direction. Because
Attaching a plurality of the segment pieces to the cartridge made of resin having a protective surface covering the sliding contact surface at predetermined intervals in the circumferential direction; and
Placing the cartridge with a plurality of the segment pieces in a mold, and molding the holder portion with a resin material;
Possess a step of removing the cartridge from the segment piece after the holder portion is formed,
The molding die is provided with a first positioning surface on which the outer periphery of the cartridge abuts and a second positioning surface facing the outer periphery of the segment piece with a predetermined interval, and the resin material is formed of the molding die. flat commutator manufacturing method characterized by Rukoto filled in the forming die from the shaft center portion.
4. The method of manufacturing a flat commutator according to claim 3 , wherein the cartridge is made of nylon 66.
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