JP5644909B2

JP5644909B2 - ブラシ

Info

Publication number: JP5644909B2
Application number: JP2013154846A
Authority: JP
Inventors: 幸伸逸見; 英朗尾崎; 宏真寺西
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103579879A; KR101615498B1; CN103579879B; US9172196B2; TWI539705B; US20140038435A1; TW201405984A; JP2014044939A; KR20140016826A

Description

本発明は、複数本の並設した弾性接触片が、例えば回転体に設置された導電パターンに接触し、回転する導電パターンと弾性接触片との間で電気信号や電力を伝達するブラシに関する。

従来、ブラシは支持体の縁部に複数本の弾性接触片を一本ずつ平行に位置決めし、溶接一体していた。このため、ブラシの製造に手間が掛かり、製造コストが高いと共に、弾性接触片の位置精度にバラツキが生じやすいという問題があった。

特公平７−１２０５６３号公報

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、製造を容易にすることで製造コストを低減すると共に、弾性接触片の位置精度が高いブラシを提供することを課題とする。

本発明に係るブラシは、ベースに接続される支持体と、前記支持体に一体で、かつ、前記支持体の側縁から平行に延在する複数本の弾性接触片からなる導電部と、を備え、前記支持体と同一平面上に延在した前記弾性接触片の長さが、一方側の弾性接触片から他方側の弾性接触片に向かって次第に長くなる構成としてある。

本発明によれば、ブラシの構成を簡単にすることで製造コストを低減すると共に、設計の自由度を高めることができる。また、支持体と導電部とを一体で形成するため、別々の部材を接合したものに比べて、高強度、かつ薄型のブラシを実現できる。
また、ブラシが長さ方向の軸周りにねじれても、各弾性接触片とプリント基板との接触力を均一に保つことができる。すなわち、一方側の弾性接触片と他方側の弾性接触片とのバネ力を均一にすることで、弾性接触片に負荷する接触力の差がなくなり、接触信頼性および耐久性を確保できる。

異なる実施形態によれば、前記弾性接触片の先端に外部の導電体と導通する摺動部を設けてもよい。
これにより、弾性接触片の長さを変えることで支持体と摺動部との間の支点間距離を任意に設定し、摺動部とこの摺動部と当接するプリント基板との間に所望の接点圧を得ることができる。

前記弾性接触片の幅寸法と厚さ寸法とのアスペクト比が、１：４から１：１．５の間であってもよい。

前記弾性接触片の中に他の弾性接触片と幅寸法が異なる弾性接触片を含んでもよい。
これにより、弾性接触片の剛性を高め、摺動部とプリント基板と間に所望の接点圧を得ることができる。

前記弾性接触片の中に他の弾性接触片と厚さ寸法が異なる弾性接触片を含んでもよい。

前記導電部の先端に沿って引いた線が、前記支持体の側縁に対して傾斜してもよい。

前記導電部の両側縁に位置する弾性接触片のみを幅広にしてもよい。
これにより、導電部の側方から外力が負荷しても、強度の高い幅広の弾性接触片が外力に対抗するので導電部が損傷するのを防止できる。

前記導電部が厚さ方向に湾曲してもよい。
これにより、支点間距離が長くなるので疲労破壊が起こりにくくなり、導電部の耐久性が高くなる。

前記導電部が幅方向に湾曲してもよい。

前記摺動部が、逆Ｕ字形状の隆起部を備えても良い。

前記摺動部が、
逆Ｕ字形状の隆起部と、
前記隆起部から前記弾性接触片と同一直線上に外方に向かって延びる突出部と、
からなってもよい。

前記摺動部が、前記弾性接触片の下面から下方に突出する隆起部からなり、
前記隆起部の上側角部に、前記弾性接触片の上面と連続する湾曲面を設けてもよい。

前記支持体が平行四辺形であってもよい。
これにより、接続領域を確保しつつ、支持体を構成する材料の使用量を少なくする。

前記支持体に多孔を設けてもよい。
これにより、支持体を形成する材料の使用量を少なくすると共に、ブラシを軽量化できるという利点がある。

ブラシを電鋳で製造してもよい。
これにより、製造を容易にすることで製造コストを低減すると共に、弾性接触片の位置精度が高いブラシが得られる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るブラシをベースに固定した状態の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部部分拡大斜視図。本発明の第１実施形態に係るブラシの平面図。図２のブラシの変形例を示す平面図。（Ａ）は作動前の図１のベースとブラシとの側面図、（Ｂ）は（Ａ）の動作状態を示す側面図。（Ａ）は本発明の導電部全体に負荷するプリント基板との接触力に対する各弾性接触片に負荷する接触力の割合を測定した実施例のグラフ、（Ｂ）は同じ長さの弾性接触片からなる導電部全体に負荷するプリント基板との接触力に対する各弾性接触片に負荷する接触力の割合を測定した比較例のグラフ。（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るブラシの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部部分拡大斜視図。図６のブラシの平面図。（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るブラシの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部部分拡大斜視図。図８のブラシの平面図。本発明の第４実施形態に係るブラシの平面図。（Ａ）は本発明の第５実施形態に係るブラシの平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図。（Ａ）は本発明の第６実施形態に係るブラシの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図。本発明の第７実施形態に係るブラシの平面図。本発明の第８実施形態に係るブラシの平面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１（Ａ）に、本発明の第１実施形態に係るブラシ２１を示す。このブラシ２１は平行四辺形の支持体２２（図２参照）と、支持体２２の一辺の縁部に並設した複数本の弾性接触片２３からなる導電部２４とを備えている。ブラシ２１の構成を簡単にすることで製造コストを低減すると共に、設計の自由度を高めることができる。また、支持体２２が平行四辺形であるので、接続領域を確保しつつ、支持体２２を構成する材料の使用量を少なくする。

前記支持体２２の裏面は、平面略Ｌ字形状のベース１１の一端部に溶接されて使用される。ベース１１は、円形の固定用貫通孔１２を有する板状の固定部１３と、この固定部１３の縁から斜め上方に延在した板状の被溶接部１４とからなる。なお、本実施形態では、支持体２２がベース１１に溶接されているが、これに限定されず、ねじ接合などの機械的接合により支持体２２とベース１１とを接続してもよい。更に、支持体２２とベース１１とを、例えば電鋳により一体成形してもよい。

前記弾性接触片２３と支持体２２とは電鋳により一体成形されている。これにより、製造を容易にすることで製造コストを低減すると共に、弾性接触片２３の位置精度が高いブラシ２１が得られる。支持体２２と導電部２４とを一体で形成するため、別々の部材を接合したものに比べて、高強度、かつ薄型のブラシ２１を実現できる。また、複数本の弾性接触片２３が支持体２２の一方の縁部から、前記支持体２２の対向する２辺２６，２６と平行に延在している。弾性接触片２３の長さは、図２中、上側の弾性接触片２３から下側の弾性接触片２３に向かって徐々に長くなっている。しかし、弾性接触片２３の先端に沿って引いた線Ｌ１は、前記辺２６，２６と垂直関係にある。また、図１（Ｂ）に示すように、弾性接触片２３の断面は方形であり、その幅寸法Ｗと厚さ寸法Ｈとのアスペクト比は、１：４から１：１．５であることが好ましい。アスペクト比が１：４よりも大きいと、弾性接触片２３の横方向からの力に弱くなり捻れが生じて必要な押圧力を得られなくなる。また、１：１．５よりも小さいと隣り合う弾性接触片２３のピッチが大きくなり、ピッチを小さくしようとすると厚さも小さくなり、必要な押圧力が得られなくなる。より具体的には、例えばアスペクト比が１：１．５を満足させるためには、弾性接触片２３の厚さ寸法Ｈを８０μｍから１５０μｍに定めた場合、幅寸法Ｗは１００μｍ以下に設定される。ただし、弾性接触片２３は断面方形に限らず、例えば、半円形であってもよい。また、幅寸法Ｗと厚さ寸法Ｈとは前述の具体的数値に限定されず、任意に設定できることは勿論である。これにより、弾性接触片２３の剛性を確保しつつ、摺動部３１とプリント基板１６との間に所望の接点圧、すなわち導通を確保するのに必要な接点圧を得ることができる。更に、弾性接触片２３の幅寸法Ｗが異なってもよい。具体的には、一本の弾性接触片２３の平面視が、例えば台形であってもよい。または、隣り合う弾性接触片２３のうち、一方の幅寸法Ｗが細く、他方の幅寸法Ｗは太い構成を採用してもよい。同様に、弾性接触片２３の厚さ寸法Ｈが異なってもよい。

各弾性接触片２３の先端部には、例えば、外部の導電体であるプリント基板１６（図４（Ｂ）参照）と接触し、導通する摺動部３１が形成されている。これにより、弾性接触片２３の長さを変えることで支持体２２と摺動部３１との間の支点間距離を任意に設定し、摺動部３１とプリント基板１６との間に所望の接点圧を得ることができる。摺動部３１は、図１（Ｂ）に示すように、逆Ｕ字形状の隆起部３２と、この隆起部３２から弾性接触片２３と同一直線上に外方に向かって延びる突出部３８とを備えている。隆起部３２の上部は、弾性接触片２３の上面から上方に突出し、断面が半円形状に形成されている。隆起部３２の下部には、逆Ｖ字形の溝３５が上方に向かって形成されている。

なお、本実施形態では、支持体２２を平行四辺形に形成したが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、台形の支持体２２を採用してもよい。

また、ベース１１に溶着固定されたブラシ２１は、図４（Ａ）に示すように、固定部１３に対して傾斜している。そして、図４（Ｂ）に示すように、プリント基板１６が摺動部３１に接触すると、ブラシ２１はベース１１の被溶接部１４と共に矢印方向に付勢されて倒れる。このとき、摺動部３１はベース１１の弾性力により、常にプリント基板１６に所定の接点圧で接触している。

特に、本実施形態のブラシ２１では、弾性接触片２３の長さが、一方側の弾性接触片２３から他方側の弾性接触片２３に向かって徐々に長くなっている。このため、プリント基板１６が摺動部３１を押圧し、変位させたときに、ブラシ２１が長手方向軸を中心に時計回りに捻りモーメントが作用しても、各弾性接触片２３とプリント基板１６との接触力を均一に保つことができる。すなわち、一方側の弾性接触片２３と他方側の弾性接触片２３とのバネ力を均一にすることにより、各弾性接触片２３に生じる接触力に差がなくなり、接触信頼性および耐久性を確保できる。図５（Ａ）に、導電部２４全体に負荷するプリント基板１６との接触力に対する各弾性接触片２３に負荷する接触力の割合を測定した実施例の結果を示す。図５（Ｂ）に、同じ長さの弾性接触片からなる導電部全体に負荷するプリント基板との接触力に対する各弾性接触片に負荷する接触力の割合を測定した比較例の結果を示す。これにより、比較例では各弾性接触片に負荷する接触力が異なるのに対し、本実施形態の導電部２４では各弾性接触片２３に接触力が均一に負荷することを確認できた。

図６（Ａ）に示すように、本発明の第２実施形態に係るブラシ４１は長方形形状の支持体４２（図７参照）と、複数本の弾性接触片４３からなる導電部４４とを備えている。

弾性接触片４３の先端に沿って引いた線Ｌ２は、前記支持体４２の長辺４６に対して傾斜している。また、各弾性接触片４３の先端部には、図６（Ｂ）に示すように、摺動部４７が形成されている。前記摺動部４７は、弾性接触片４３に連続する逆Ｕ字形状の隆起部４８だけからなる。隆起部４８の上部は、弾性接触片４３の上面から上方に突出し、断面が半円形状に形成されている。隆起部４８の下部には、逆Ｖ字形の溝４９が上方に向かって形成されている。

図８（Ａ）に示すように、本発明の第３実施形態に係るブラシ５２は長方形形状の支持体５３（図９参照）と、複数本の弾性接触片５４からなる導電部５５とを備えている。

弾性接触片５４の先端に沿って引いた線Ｌ３は、前記支持体５３の長辺５７と平行である。また、各弾性接触片５４の先端部には、図８（Ｂ）に示すように、摺動部５９が形成されている。摺動部５９は、弾性接触片５４の下面から下方に突出する隆起部６０を備えている。隆起部６０の上側角部には、弾性接触片５４の上面と連続する湾曲面６１が形成され、この湾曲面６１にプリント基板１６が接触する。隆起部６０の下端は、半円形状断面である。

なお、前記実施形態では、全ての弾性接触片の幅寸法を均一に形成したがこれに限定されない。例えば、図１０に示す第４実施形態に係るブラシ６５のように、導電部６６の両側に位置する弾性接触片６７を、他の弾性接触片６８に比べて幅寸法を広くしてもよい。これにより、導電部６６の側方から外力が負荷しても、強度の高い幅広の弾性接触片６７が前記外力に対抗するので、導電部６６が損傷するのを防止できる。その他は第３実施形態と同一であるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

また、前記実施形態では、弾性接触片を直線状に形成する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、第５実施形態に係るブラシ７１の弾性接触片７２の中央に、導電部７３と同一面上で幅方向に湾曲する湾曲部７４が形成されている。また、他の例として図１２（Ａ）に示すように、第６実施形態に係るブラシ７６の弾性接触片７７には、長さ方向の中央に、厚さ方向下方に向かって湾曲する湾曲部７８が形成されている（図１２（Ｂ）参照）。これら湾曲部７４，７８を設けることで、支持体５３の摺動部４７側の側縁と摺動部４７との支点間距離が長くなり、疲労破壊が起こりにくくなるので、ブラシ７１，７６の耐久性が高くなる。

更に、図１３に示す第７実施形態に係るブラシ８１のように、支持体８２の角に、円形の位置決め用貫通孔８３を形成してもよい。この位置決め用貫通孔８３により、ブラシ８１を位置決めして、より精度の高いブラシ８１を製造できる。同様に、図１４に示す第８実施形態に係るブラシ８６のように、支持体８７に多数の六角形状の貫通孔８８を形成してもよい。これにより、支持体８７を形成する材料の使用量を少なくすると共に、ブラシ８６を軽量化できるという利点がある。

第１実施形態から第８実施形態に係るブラシを説明した。しかし、例えば、第１実施形態のブラシ２１に第２実施形態の摺動部４７を適用するなど、各実施形態で説明した支持体、弾性接触片、導電部、摺動部を目的に合わせて組み合わせ、ブラシを形成できるのは勿論である。

１１ベース
２１ブラシ（第１実施形態）
２２支持体
２３弾性接触片
２４導電部
３１摺動部
３２隆起部
４１ブラシ（第２実施形態）
４２支持体
４３弾性接触片
４４導電部
４７摺動部
４８隆起部
５２ブラシ（第３実施形態）
５３支持体
５４弾性接触片
５５導電部
５９摺動部
６０隆起部
６１湾曲面
６５ブラシ（第４実施形態）
６６導電部
６７弾性接触片（両側）
７１ブラシ（第５実施形態）
７２弾性接触片
７３導電部
７４湾曲部
７６ブラシ（第６実施形態）
７７弾性接触片
７８湾曲部

Claims

ベースに接続される支持体と、前記支持体に一体で、かつ、前記支持体の側縁から平行に延在する複数本の弾性接触片からなる導電部と、を備え、
前記支持体と同一平面上に延在した前記弾性接触片の長さが、一方側の弾性接触片から他方側の弾性接触片に向かって次第に長くなることを特徴とするブラシ。
前記弾性接触片の先端に外部の導電体と導通する摺動部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のブラシ。
前記弾性接触片の幅寸法と厚さ寸法とのアスペクト比が、１：４から１：１．５の間であることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシ。
前記弾性接触片の中に他の弾性接触片と幅寸法が異なる弾性接触片を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のブラシ。
前記弾性接触片の中に他の弾性接触片と厚さ寸法が異なる弾性接触片を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のブラシ。
前記導電部の先端に沿って引いた線が、前記支持体の側縁に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のブラシ。
前記導電部の両側縁に位置する弾性接触片のみを幅広にしたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のブラシ。
前記導電部が厚さ方向に湾曲していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のブラシ。
前記導電部が幅方向に湾曲していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のブラシ。
前記摺動部が、逆Ｕ字形状の隆起部を備えることを特徴とする請求項２に記載のブラシ。
前記摺動部が、
逆Ｕ字形状の隆起部と、
前記隆起部から前記弾性接触片と同一直線上に外方に向かって延びる突出部と、
からなることを特徴とする請求項２に記載のブラシ。
前記摺動部が、前記弾性接触片の下面から下方に突出する隆起部からなり、
前記隆起部の上側角部に、前記弾性接触片の上面と連続する湾曲面を設けたことを特徴とする請求項２に記載のブラシ。
前記支持体が平行四辺形であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のブラシ。
前記支持体に多孔を設けたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のブラシ。
電鋳で製造したことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のブラシ。