JP5869313B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、アーマチュア軸に固定されるコンミテータと、コンミテータに摺接するブラシと、ブラシをコンミテータに向けて摺動自在に保持するブラシホルダとを備えた電動モータに関する。 The present invention relates to an electric motor including a commutator fixed to an armature shaft, a brush slidably contacting the commutator, and a brush holder that slidably holds the brush toward the commutator.
従来、アーマチュア軸に固定されるコンミテータ(整流子)と、コンミテータに摺接するブラシと、ブラシをコンミテータに向けて摺動自在に保持するブラシホルダとを備えた電動モータは、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置の駆動源として用いられている。ワイパ装置に用いられる電動モータは、小型でありながら大きな出力が得られるよう減速機構を備え、これによりアーマチュア軸の回転が減速機構により減速されて高トルク化され、その後、リンク機構等の動力変換機構を介して揺動運動に変換されてワイパアームに伝達される。電動モータは、さらに、回転軸を回転自在に収容するヨークに装着される樹脂製のホルダステーを備え、当該ホルダステーに設けられたブラシホルダによって、ブラシがコンミテータに向けて摺動自在に保持されている。また、ブラシはスプリングによってコンミテータに向けて押圧されており、これによりブラシの先端部分はコンミテータに対して弾性接触した状態のもとで摺接するようになっている。 Conventionally, an electric motor including a commutator (commutator) fixed to an armature shaft, a brush slidably contacting the commutator, and a brush holder that slidably holds the brush toward the commutator is, for example, a vehicle such as an automobile. It is used as a drive source for the wiper device mounted on the machine. The electric motor used in the wiper device is equipped with a speed reduction mechanism so that a large output can be obtained even though it is small. As a result, the rotation of the armature shaft is reduced by the speed reduction mechanism to increase the torque, and then the power conversion of the link mechanism, etc. It is converted into a swing motion through a mechanism and transmitted to the wiper arm. The electric motor further includes a resin holder stay attached to a yoke that rotatably accommodates the rotation shaft, and the brush is slidably held toward the commutator by the brush holder provided in the holder stay. . Further, the brush is pressed toward the commutator by a spring, so that the tip end portion of the brush comes into sliding contact with the commutator in an elastic contact state.
ワイパ装置に用いられる電動モータにおいては、自動車等の車両の限られた狭いスペース(バルクヘッド等)に搭載されるため、小型化が必須となっており、さらには、高機能化のニーズにより種々の電装部品(サーキットブレーカ等)を備えるようになっている。つまり、種々の電装部品を搭載しつつ小型化し得る電動モータの開発が進められており、このような電動モータとしては、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。
The electric motor used in the wiper device is mounted in a limited space (bulk head, etc.) of a vehicle such as an automobile, and therefore downsizing is essential. Electrical components (circuit breakers, etc.) are provided. That is, the development of an electric motor that can be miniaturized while mounting various electrical components is underway, and as such an electric motor, for example, the technique described in
特許文献1に記載されたモータ(電動モータ)は、略直方体形状に形成された一対の給電用ブラシ(ブラシ)を備え、各給電用ブラシにはそれぞれピグテール(導電線)が電気的に接続されている。各給電用ブラシは、ブラシホルダに摺動自在に保持されており、各捩りコイルばねのバネ力によって整流子(コンミテータ)に向けて押圧されている。
The motor (electric motor) described in
ところで、電動モータを小型化すると、これに伴って電動モータを構成する構成部品の直径寸法が小さくなり、ひいてはコンミテータの直径寸法も小さくなる。これによりコンミテータを形成するセグメントの幅寸法も小さくなる。すると、セグメントの幅寸法によって大きさが決まるブラシにおいても、コンミテータの回転方向に沿う幅寸法が小さくなる。 By the way, when the electric motor is reduced in size, the diameter dimension of the components constituting the electric motor is reduced accordingly, and consequently the diameter dimension of the commutator is also reduced. Thereby, the width dimension of the segment forming the commutator is also reduced. Then, even in the brush whose size is determined by the width dimension of the segment, the width dimension along the rotation direction of the commutator becomes small.
したがって、上述の特許文献1に記載された電動モータにおいては、略直方体形状に形成されたブラシを用いているため、ブラシの基端側においてもコンミテータの回転方向に沿う幅寸法が小さくなり、これにより小さい直径寸法の導電線を使用せざるを得なくなる。ここで、導電線の直径寸法を小さくすると、当該導電線を流れる電流の電流密度が増大し、導電線が発熱し易くなって焼損する等の問題を生じ得る。
Therefore, in the electric motor described in
そこで、コンミテータの回転方向に沿うブラシの基端側の幅寸法を大きくすることが考えられるが、単にこのようにしたのではブラシホルダによるブラシの保持が不安定になる。例えば、当該ブラシの適用対象を正逆回転式電動モータとした場合には、コンミテータの正逆回転に伴いブラシが一側および他側に傾斜し、ひいては大きな騒音の発生原因となる。この場合、ブラシが繰り返し傾斜することにより当該ブラシには亀裂が生じ、ひいては電動モータの寿命が短くなる等の問題も生じ得る。 Therefore, it is conceivable to increase the width of the base end side of the brush along the rotation direction of the commutator. However, simply doing this makes the brush holder unstable by the brush holder. For example, when the application target of the brush is a forward / reverse rotation type electric motor, the brush is inclined to one side and the other side with forward / reverse rotation of the commutator, which causes generation of a large noise. In this case, when the brush is repeatedly inclined, the brush is cracked, and as a result, problems such as shortening the life of the electric motor may occur.
本発明の目的は、導電線の直径寸法を小さくせずに電動モータの小型化や高出力化に対応でき、かつ電動モータの騒音を抑制しつつブラシの長寿命化が図れる電動モータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electric motor that can cope with downsizing and high output of an electric motor without reducing the diameter of a conductive wire, and can extend the life of a brush while suppressing noise of the electric motor. There is.
本発明の電動モータは、アーマチュア軸に固定されるコンミテータと、当該コンミテータに摺接するブラシと、当該ブラシを前記コンミテータに向けて摺動自在に保持するブラシホルダとを備え、正逆回転可能な電動モータであって、前記ブラシは、前記アーマチュア軸の径方向外側の基端部と、前記アーマチュア軸の径方向内側の先端部とを有し、前記基端部の前記アーマチュア軸の軸方向に沿う一側面に導電線を電気的に接続し、前記先端部を前記基端部の前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成するとともに、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端部の長さ寸法を、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端部の長さ寸法よりも長くし、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間にそれぞれテーパ面を備え、前記ブラシホルダは、前記基端部を前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の基端側支持部と、前記先端部を前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の先端側支持部とを有し、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端側支持部の長さ寸法を、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端側支持部の長さ寸法よりも長くすることを特徴とする。 Electric motor of the present invention, a commutator which is fixed to the armature shaft, includes a brush in sliding contact on the commutator, and a brush holder slidably holding towards the brush to the commutator, it can be normal and reverse rotation motor The brush has a proximal end portion on the radially outer side of the armature shaft and a distal end portion on the radially inner side of the armature shaft, and is along the axial direction of the armature shaft at the proximal end portion. A conductive wire is electrically connected to one side surface, and the distal end portion is formed to be narrow from both side surfaces along the rotation direction of the armature shaft of the base end portion, and the radial direction of the armature shaft is the length of the tip, longer than the length of the proximal portion along the radial direction of the armature shaft, in both side surfaces along the rotational direction of the armature shaft, and the group Parts respectively provided with a tapered surface between said distal end portion, the brush holder includes a pair of base end support portion supporting both sides along the proximal end portion in the rotation direction of the armature shaft, the distal portion A pair of distal end side support portions that are supported from both sides along the rotation direction of the armature shaft, and the length dimension of the base end side support portion along the radial direction of the armature shaft is set in the radial direction of the armature shaft. It is longer than the length dimension of the said front end side support part which follows.
本発明の電動モータは、前記先端側支持部を、前記ブラシホルダの前記コンミテータ寄りに設けることを特徴とする。 The electric motor of the present invention is characterized in that the tip side support portion is provided near the commutator of the brush holder.
本発明の電動モータは、前記基端部に、前記アーマチュア軸の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部を形成し、当該湾曲面部に前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧するスプリングを接触させることを特徴とする。 In the electric motor of the present invention, a curved surface portion that curves along the rotation direction of the armature shaft is formed at the base end portion, and a spring that presses the brush toward the commutator is brought into contact with the curved surface portion. Features.
本発明の電動モータによれば、ブラシを、アーマチュア軸の径方向外側の基端部とアーマチュア軸の径方向内側の先端部とから形成し、基端部のアーマチュア軸の軸方向に沿う一側面に導電線を電気的に接続し、先端部を基端部のアーマチュア軸の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成する。また、アーマチュア軸の径方向に沿うブラシの先端部の長さ寸法を、アーマチュア軸の径方向に沿うブラシの基端部の長さ寸法よりも長くする。ブラシホルダには、ブラシの基端部をアーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の基端側支持部と、ブラシの先端部をアーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の先端側支持部とを設け、アーマチュア軸の径方向に沿う基端側支持部の長さ寸法を、アーマチュア軸の径方向に沿う先端側支持部の長さ寸法よりも長くする。 According to the electric motor of the present invention, the brush is formed from the proximal end portion on the radially outer side of the armature shaft and the distal end portion on the radially inner side of the armature shaft, and one side surface along the axial direction of the armature shaft of the proximal end portion The conductive wire is electrically connected to the base, and the distal end portion is formed to be narrow from both side surfaces along the rotation direction of the armature shaft at the base end portion. Further, the length dimension of the tip end portion of the brush along the radial direction of the armature shaft is made longer than the length dimension of the base end portion of the brush along the radial direction of the armature shaft. The brush holder has a pair of base end side support portions that support the base end portion of the brush from both sides along the rotation direction of the armature shaft, and a pair of tip ends that support the tip end portion of the brush from both sides along the rotation direction of the armature shaft. A side support portion is provided, and the length dimension of the base end side support portion along the radial direction of the armature shaft is made longer than the length dimension of the distal end side support portion along the radial direction of the armature shaft.
これにより、ブラシの先端部を幅狭としつつ、ブラシの基端部の幅寸法を確保できるので、電動モータの小型化に対応できる。また、電動モータを小型化しても導電線の直径寸法を小さくしなくて済むので、導電線の発熱を抑制しつつコンミテータへの給電量の減少を抑制でき、ひいては電動モータの長寿命化および高出力化に対応できる。さらに、ブラシホルダは、一対の基端側支持部および一対の先端側支持部により、ブラシの先端部および基端部をアーマチュア軸の回転方向に沿う両側からそれぞれ支持するので、コンミテータの正逆回転に伴うブラシの一側および他側への傾斜を抑制して、電動モータの騒音を抑制しつつブラシの長寿命化を図ることができる。また、ブラシの一側および他側への傾斜を抑制できるので、正逆回転式電動モータおよび一方向回転式電動モータの双方に対応できる。さらに、アーマチュア軸の径方向に沿うブラシの先端部の長さ寸法は、アーマチュア軸の径方向に沿うブラシの基端部の長さ寸法よりも長いので、電動モータをより小型化して軽量化を図ることができる。また、アーマチュア軸の径方向に沿う基端側支持部の長さ寸法は、アーマチュア軸の径方向に沿う先端側支持部の長さ寸法よりも長いので、充分なブラシストロークを確保することができ、ブラシ交換等のメンテナンスを頻繁に行わなくて済む。 Thereby, since the width dimension of the base end part of a brush can be ensured, making the front-end | tip part of a brush narrow, it can respond to size reduction of an electric motor. In addition, even if the electric motor is downsized, it is not necessary to reduce the diameter of the conductive wire, so that it is possible to suppress a decrease in the amount of power supplied to the commutator while suppressing heat generation of the conductive wire, thereby extending the life of the electric motor. Can correspond to output. Furthermore, since the brush holder supports the tip end and the base end of the brush from both sides along the rotation direction of the armature shaft by the pair of base end support portions and the pair of tip end support portions, the commutator rotates forward and backward. By suppressing the inclination of the brush toward one side and the other side, it is possible to extend the life of the brush while suppressing noise of the electric motor. Moreover, since the inclination to the one side and the other side of the brush can be suppressed, it is possible to deal with both forward and reverse rotating electric motors and one-way rotating electric motors. Furthermore, the length of the tip of the brush along the radial direction of the armature shaft is longer than the length of the base end of the brush along the radial direction of the armature shaft, so the electric motor can be made smaller and lighter. Can be planned. In addition, the length dimension of the base side support part along the radial direction of the armature shaft is longer than the length dimension of the tip side support part along the radial direction of the armature shaft, so that a sufficient brush stroke can be secured. Maintenance such as brush replacement is not necessary.
本発明の電動モータによれば、先端側支持部を、ブラシホルダのコンミテータ寄りに設けるので、より充分なブラシストロークを確保することができる。 According to the electric motor of the present invention, since the front end side support portion is provided near the commutator of the brush holder, a more sufficient brush stroke can be ensured.
本発明の電動モータによれば、基端部に、アーマチュア軸の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部を形成し、当該湾曲面部にブラシをコンミテータに向けて押圧するスプリングを接触させるので、コンミテータの回転方向に依らず、ブラシホルダに対してブラシをスムーズに摺動させることができ、ひいてはガタや異音の発生を抑制することができる。 According to the electric motor of the present invention, a curved surface portion that curves along the rotation direction of the armature shaft is formed at the base end portion, and a spring that presses the brush toward the commutator is brought into contact with the curved surface portion. Regardless of the rotation direction, the brush can be slid smoothly with respect to the brush holder, and as a result, the occurrence of looseness and abnormal noise can be suppressed.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は車両に搭載されるリヤワイパモータの平面図を、図2は図1に示す給電ユニットの詳細を示す断面図を、図3は図1の破線円A部分の構造を示す斜視図を、図4(a)はブラシを先端部側から見た斜視図、(b)はブラシを基端部側から見た斜視図を、図5(a)はブラシホルダをその案内溝側から見た平面図、(b)は(a)に対応したブラシホルダの断面図をそれぞれ表している。 1 is a plan view of a rear wiper motor mounted on a vehicle, FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the power supply unit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a broken line circle A portion of FIG. 4A is a perspective view of the brush viewed from the distal end side, FIG. 4B is a perspective view of the brush viewed from the proximal end side, and FIG. 5A is a brush holder viewed from the guide groove side. The top view and (b) respectively represent a cross-sectional view of the brush holder corresponding to (a).
図1に示すように、電動モータとしてのリヤワイパモータ10は、自動車等の車両のリヤハッチ等に搭載されるリヤワイパ装置(図示せず)の駆動源として用いられるもので、モータ部20および減速機構部30を備えている。
As shown in FIG. 1, a
モータ部20は、ブラシ付きの4極モータとして構成され、磁性体としての鋼板をプレス加工して有底筒状に形成されたヨーク21を備えている。ヨーク21の内周面には、合計4つのマグネット22(図示では2つのみを示す)が固定されており、当該マグネット22の内側には、所定の隙間(エアギャップ)を介してアーマチュア23が回転自在に収容されている。
The
アーマチュア23は、ヨーク21に回転自在に支持されたアーマチュア軸24を備えており、当該アーマチュア軸24には、コンミテータ(整流子)25およびアーマチュアコア26が固定されている。コンミテータ25は複数のセグメント25a(図2参照)を備えており、アーマチュアコア26には複数のアーマチュアコイル(図示せず)が巻装されている。そして、各アーマチュアコイルのコイル端は、各セグメント25aにそれぞれ電気的に接続されている。
The
ヨーク21の開口側(図中左側)の内部には、給電ユニット50が装着されており、減速機構部30に設けたコネクタCNから供給される駆動電流は、給電ユニット50を介してアーマチュア23に供給されるようになっている。アーマチュア23に駆動電流が供給されると、モータ部20が作動し、アーマチュア軸24が所定方向に所定速度で回転する。ここで、リヤワイパモータ10を形成するモータ部20は、アーマチュア軸24が一方向にのみ回転する一方向回転型となっている。
A
減速機構部30は、溶融したアルミ材料を鋳造成形することにより略バスタブ形状に形成されたギヤケース31を備えている。ギヤケース31は、2つの固定ネジSによってヨーク21の開口側に固定されている。
The speed
アーマチュア軸24の先端側は、ヨーク21の開口側から突出してギヤケース31の内部に延在しており、アーマチュア軸24の先端部分には、ギヤケース31内に回転自在に収容されたウォーム軸32の基端部分が連結されている。ギヤケース31内には、歯部33aを備えたウォームホイール33が支軸34により支持されて回転自在に収容されており、当該ウォームホイール33の歯部33aは、ウォーム軸32に一体に設けられたウォーム32aに噛み合わされている。
The distal end side of the
ウォームホイール33の回転運動を揺動運動に変換し、当該揺動運動を出力軸35に伝達するために、ギヤケース31内には動力変換機構36が収容されている。動力変換機構36は出力軸35に固定されたピニオン37を備え、当該ピニオン37とウォームホイール33との間には動力変換部材38が設けられている。動力変換部材38はピニオン37に噛み合うセクタギヤ部38aを備え、セクタギヤ部38aの軸心に設けられたピン部材39と出力軸35とは、連結板40によって回動自在に連結されている。また、動力変換部材38はセクタギヤ部38aからウォームホイール33に向けて延びるアーム部38bを備え、当該アーム部38bの先端部分はピン部材41によってウォームホイール33の側面に回転自在に連結されている。
A
出力軸35はギヤケース31に回転自在に支持されており、出力軸35のギヤケース31の外部に突出した先端部分(図示せず)には、リヤウィンドガラスを払拭するリヤワイパアーム(図示せず)が固定されている。これにより、モータ部20が作動してアーマチュア軸24が回転すると、その回転がウォーム32aおよびウォームホイール33により減速されて高トルク化され、ウォームホイール33に伝達される。そして、ウォームホイール33の回転運動が動力変換機構36により揺動運動に変換されて出力軸35からリヤワイパアームに出力され、リヤワイパアームがリヤウィンドガラス上を往復払拭動作する。
The
次に、モータ部20に装着した給電ユニット50の詳細構造について説明する。
Next, the detailed structure of the
図2,3に示すように、給電ユニット50は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することにより、ヨーク21(図1参照)の断面形状に対応して外郭が略小判形状に形成されたホルダステー51を備えている。これにより、給電ユニット50はヨーク21に対してがたつくこと無く、相対回転不能に装着されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ホルダステー51は、互いに一体となったベース52とガイド壁53とを備えており、ベース52はアーマチュア軸24と直交する方向に広がる略小判形状の板体となっている。つまり、ベース52は、アーマチュア軸24と同心の一対の円弧部52a,52bと、各円弧部52a,52bに連なる一対の平坦部52c,52dとを備えている。ベース52の軸心には貫通孔52eが設けられており、アーマチュア軸24およびコンミテータ25は貫通孔52eに挿通され、これにより給電ユニット50を貫通している。一方、ガイド壁53は、ベース52の外周縁に一体に設けられ、アーマチュア軸24の軸方向に延ばされている。ガイド壁53の外周面は、給電ユニット50をヨーク21に装着することで、ヨーク21の内周面に当接するようになっている。
The holder stay 51 includes a
ベース52の一方の円弧部52aには、一対のブラシホルダ54が一体に設けられ、各ブラシホルダ54はブラシ55をそれぞれ摺動自在に保持するようになっている。各ブラシホルダ54は、アーマチュア軸24の中心、つまり貫通孔52eの軸心を中心として、互いにアーマチュア軸24の回転方向に90度ずれて配置されている。また、各ブラシホルダ54は、ブラシ55の摺動方向が貫通孔52eの中心に向くよう円弧部52aに配置されている。さらに、各ブラシホルダ54は、アーマチュア軸24の中心と各ブラシホルダ54の中間部分とを通る対称軸A1が、アーマチュア軸24の中心と円弧部52aの中央部分とを通る対称軸A2に対して、アーマチュア軸24の回転方向に所定角度ずれるよう円弧部52aに配置されている。
A pair of
図2,4に示すように、ブラシ55は、炭素や黒鉛等の導体により略直方体形状に形成され、基端部55aと先端部55bとを備えている。ここで、ブラシ55をブラシホルダ54に摺動自在に保持させた状態のもとで、基端部55aはアーマチュア軸24の径方向外側に位置し、先端部55bはアーマチュア軸24の径方向内側(コンミテータ25側)に位置するようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
基端部55aのアーマチュア軸24の軸方向に沿う一側面55cには、導電線としてのピグテールPGの端部が電気的に接続されており、当該ピグテールPGは、基端部55a(ブラシ55)に対して駆動電流を供給するようになっている。ここで、本実施の形態に適用されるピグテールPGは、充分な直径寸法を有する大きな出力に対応した導電線であり、リヤワイパモータ10の通常作動状態においては、ピグテールPGが発熱して焼損するようなことは無い。
One
基端部55aの厚み寸法、つまり基端部55aのアーマチュア軸24の回転方向に沿う幅寸法は、ピグテールPGを接続し得る幅寸法T1に設定されている。また、先端部55bの厚み寸法、つまり先端部55bのアーマチュア軸24の回転方向に沿う幅寸法は、基端部55aの幅寸法T1よりも小さい幅寸法T2に設定されている(T2<T1)。先端部55bは、基端部55aのアーマチュア軸24の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成され、したがってブラシ55は、アーマチュア軸24の径方向に沿う基準線Bを中心として、幅方向に鏡像対象となるよう形成されている。
The thickness dimension of the
基端部55aのアーマチュア軸24の径方向に沿う長さ寸法はL1に設定され、当該基端部55aの長さ寸法L1は、ピグテールPGを接続し得る長さ寸法L1に設定されている。つまり、基端部55aの長さ寸法L1および幅寸法T1は、略同じ寸法に設定されている(L1≒T1)。一方、先端部55bのアーマチュア軸24の径方向に沿う長さ寸法は、基端部55aの長さ寸法L1よりも長い長さ寸法L2に設定されている(L2>L1)。
The length dimension along the radial direction of the
このように、先端部55bの幅寸法T2を基端部55aの幅寸法T1よりも小さくすることで、ブラシ55を、コンミテータ25側を細くした先細り形状として、リヤワイパモータ10の小型化を実現するようにしている。また、基端部55aの幅寸法T1および長さ寸法L1を、それぞれピグテールPGを接続し得る寸法に設定することで、リヤワイパモータ10の小型化に対応させてピグテールの直径寸法を小さくする必要性を無くし、リヤワイパモータ10の高出力化を実現するようにしている。
Thus, by making the width dimension T2 of the
ここで、ブラシ55のアーマチュア軸24の回転方向に沿う両側面で、かつ基端部55aと先端部55bとの間には、それぞれテーパ面TPを設けている。各テーパ面TPは、基端部55aと先端部55bとを滑らかに接続してブラシ55の剛性を確保するものである。具体的には、例えば、ブラシ55にこじるような横応力が作用したとしても、基端部55aと先端部55bとを直角で接続した場合に比して、各テーパ面TPによって応力集中を分散できる。このように、各テーパ面TPを設けることでブラシ55の剛性を確保し、ひいてはブラシ55が早期に損傷するのを抑制している。
Here, tapered surfaces TP are provided on both side surfaces of the
基端部55aの先端部55b側とは反対側には、アーマチュア軸24の回転方向に沿って湾曲する一対の湾曲面部CSが設けられている。各湾曲面部CSの曲率半径はR1に設定されており、各湾曲面部CSのうちの一方の湾曲面部CSには、捩りコイルバネ56の先端曲部56c(図3参照)が接触するようになっている。このように、湾曲面部CSに捩りコイルバネ56の先端曲部56cを接触させることで、ブラシホルダ54に対するブラシ55のスムーズな摺動を実現している。ただし、基端部55aには、一対の湾曲面部CSを設けるに限らず、その曲率半径を大きくして1つの湾曲面部を設けるようにしても良い。
A pair of curved surface portions CS that are curved along the rotation direction of the
図3,5に示すように、ブラシホルダ54は略直方体の箱形状に形成され、天壁54aと一対の側壁54bとを備えたトンネル形状に形成されている。ブラシホルダ54は若干の隙間を介してブラシ55を保持しており、これによりブラシ55はコンミテータ25(図2参照)に向けてスムーズに進退移動自在、つまりコンミテータ25に対してスムーズに接近または離間できるようになっている。
3 and 5, the
天壁54aには、アーマチュア軸24の径方向に延びるようにして案内溝54cが形成されており、当該案内溝54cは、天壁54aのアーマチュア軸24の径方向に沿う外側から内側に向けて所定の切り込み深さで切り欠いて形成されている。案内溝54cの幅寸法は、ピグテールPGの直径寸法よりも若干大きい寸法に設定されており、これによりピグテールPGが案内溝54cに干渉せず、ひいてはピグテールPGの損傷を防止しつつ、ブラシ55のスムーズな摺動を確保している。
A
各側壁54bのうちの一方には、捩りコイルバネ56が入り込むバネ用スリット54dが形成されており、当該バネ用スリット54dにおいても、案内溝54cと同様にアーマチュア軸24の径方向に沿う外側から内側に向けて所定の切り込み深さで切り欠いて形成されている。バネ用スリット54dの幅寸法は、捩りコイルバネ56の直径寸法よりも若干大きい寸法に設定され、これにより捩りコイルバネ56がバネ用スリット54dに引っ掛かる等して、ブラシ55のコンミテータ25に対する押圧力がばらついたりするのを抑制するようにしている。
A
図5に示すように、各側壁54bは、それぞれ基端側支持部54eと先端側支持部54fとを備えている。対向し合う各基端側支持部54eは、ブラシ55の基端部55a(図4参照)を、アーマチュア軸24の回転方向に沿う両側から支持するようになっており、対向し合う各先端側支持部54fは、ブラシ55の先端部55b(図4参照)を、アーマチュア軸24の回転方向に沿う両側から支持するようになっている。これによりブラシホルダ54は、先細り形状のブラシ55を、アーマチュア軸24の回転方向に向けて振れること無く、摺動自在に保持できるようになっている。
As shown in FIG. 5, each
各先端側支持部54fは、アーマチュア軸24の径方向に沿う内側、つまりブラシホルダ54のコンミテータ25寄りの先端に設けられ、各先端側支持部54fのアーマチュア軸24の径方向に沿う長さ寸法はL3に設定されている。一方、各基端側支持部54eのアーマチュア軸24の径方向に沿う長さ寸法は、各先端側支持部54fの長さ寸法L3よりも長い長さ寸法L4に設定されている(L4>L3)。
Each front end
このように、各先端側支持部54fをブラシホルダ54のコンミテータ25寄りの先端に設け、その長さ寸法L3を短く設定(L3<L4)することにより、ブラシ55の基端部55a(長さ寸法L1)は、各基端側支持部54e(長さ寸法L4)に支持され、ブラシ55の先端部55b(長さ寸法L2)は、各先端側支持部54f(長さ寸法L3)に支持される。これにより、ブラシホルダ54に対する先細り形状に形成したブラシ55の充分なブラシストロークを確保している。また、ブラシ55とブラシホルダ54との摺動部分は、基端部55aの部分および各先端側支持部54fの部分となるので、ブラシ55のブラシホルダ54に対する摺動面積を小さくして、ブラシ55の摺動抵抗が増大するのを抑えている。
Thus, by providing each front end
図2,3に示すように、ホルダステー51には、一対の捩りコイルバネ(スプリング)56が設けられている。捩りコイルバネ56は、コイル本体56aと、コイル本体56aの一端側を形成するコイル基端部56bと、コイル本体56aの他端側を形成し、曲率半径R2に設定された先端曲部56cとを備えている。また、ホルダステー51のベース52には、各ブラシホルダ54の各バネ用スリット54d側に近接して、一対のバネ支柱57が一体に設けられている。バネ支柱57は捩りコイルバネ56のコイル本体56aに挿通されるようになっており、つまりバネ支柱57は捩りコイルバネ56を支持するようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
コイル基端部56bは、ホルダステー51のガイド壁53に近接して設けられた支持部58に接触しており、先端曲部56cは、ブラシ55の一方の湾曲面部CSに接触している。これにより、各ブラシ55は各捩りコイルバネ56によりコンミテータ25に向けて押圧され、各ブラシ55の先端部55bがコンミテータ25の外周面に弾性的に摺接するようになっている。
The coil
図2に示すように、ホルダステー51にはコネクタCN(図1参照)に接続される一対の給電端子59が設けられている。各給電端子59のうちの一方は、チョークコイル(図示せず)を介して一方のピグテールPGに電気的に接続され、各給電端子59のうちの他方は、サーキットブレーカ60とチョークコイル(図示せず)とを介して他方のピグテールPGに接続されている。各給電端子59は、コネクタCNを介して車両に搭載されたバッテリ等の電源に接続され、車室内に設けられたワイパスイッチのオン操作に基づいて、電源から各給電端子59に駆動電流が供給されるようになっている。そして、各給電端子59に駆動電流が供給されると、ブラシ55とコンミテータ25とにより所定のタイミングで転流された駆動電流がアーマチュアコイルに供給され、アーマチュア23に電磁力が発生してアーマチュア軸24が回転するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
次に、以上のように形成したリヤワイパモータ10の動作、特に、給電ユニット50を形成するブラシ55のブラシホルダ54に対する摺動状態について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, the operation of the
図6(a),(b)はブラシのブラシホルダに対する摺動状態を説明する説明図を、図7(a),(b)はコンミテータの正逆回転に伴うブラシの傾斜状態を説明する説明図をそれぞれ表している。 6 (a) and 6 (b) are explanatory views for explaining the sliding state of the brush with respect to the brush holder, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) are explanatory views for explaining the inclined state of the brush accompanying the forward / reverse rotation of the commutator. Each figure is shown.
図6(a)はブラシ55が略新品の状態を示し、図6(b)はブラシ55の摩耗が進んだ状態を示している。リヤワイパモータ10のモータ部20(図1参照)が作動して、ブラシ55の先端部55bとコンミテータ25とが摺接すると、先端部55bは徐々に摩耗して短くなっていく。このとき、捩りコイルバネ56の先端曲部56cの径方向外側と、ブラシ55の基端部55aに設けた一方の湾曲面部CSの径方向外側とが互いに接触しているので、両者は略点接触となっている。したがって、捩りコイルバネ56のバネ力Fは、ブラシ55をブラシホルダ54に対してこじること無く略真っ直ぐにコンミテータ25に向けて作用するようになっている。
FIG. 6A shows a state in which the
ブラシ55の先端部55bが摩耗していくと、捩りコイルバネ56の先端曲部56c側がブラシホルダ54のバネ用スリット54dに入り込み、当該バネ用スリット54d内を移動するようになる。このとき、捩りコイルバネ56はバネ用スリット54dに干渉しないので、スムーズに移動するようになっている。また、このときピグテールPG(破線)は案内溝54c(図5参照)内を移動するが、ピグテールPGにおいても案内溝54cに干渉しないので、スムーズに移動するようになっている。さらには、ブラシ55とブラシホルダ54との摺動面積を小さくしているので、捩りコイルバネ56のバネ力Fは、その途中で殆どロスすること無くブラシ55の先端部55bに伝達される。
When the
ここで、コンミテータ25の矢印R方向への回転に伴って、ブラシ55は矢印M方向に傾斜するようになるが、モータ部20は一方向回転型であるので、ブラシ55はブラシホルダ54に対して殆どがたつくことが無い。よって、モータ部20は、ブラシ55のがたつきに起因する騒音を殆ど発生させない静粛性に優れたものとなっている。
Here, as the
例えば、図7に示すように、モータ部20を正逆回転式電動モータとした場合においては、コンミテータ25の矢印FWD方向(時計方向)への回転に伴いブラシ55は矢印M1方向(反時計方向)に傾斜し、コンミテータ25の矢印REV方向(反時計方向)への回転に伴いブラシ55は矢印M2方向(時計方向)に傾斜するようになる。この場合、図4に示すように、ブラシ55は、アーマチュア軸24の径方向に沿う基準線Bを中心として幅方向に鏡像対象となるよう形成されているので、矢印M1方向および矢印M2方向への傾斜具合(傾斜角度)がバランスして略同等となり、これによりブラシ55のがたつきに起因する騒音の発生を抑制しつつ、ブラシ55の先端部55bの偏摩耗が抑制される。
For example, as shown in FIG. 7, when the
以上詳述したように、本実施の形態に係るリヤワイパモータ10によれば、ブラシ55を、アーマチュア軸24の径方向外側の基端部55aとアーマチュア軸24の径方向内側の先端部55bとから形成し、基端部55aのアーマチュア軸24の軸方向に沿う一側面55cにピグテールPGを電気的に接続し、先端部55bを基端部55aのアーマチュア軸24の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成した。また、アーマチュア軸24の径方向に沿うブラシ55の先端部55bの長さ寸法L2を、アーマチュア軸24の径方向に沿うブラシ55の基端部55aの長さ寸法L1よりも長くした。ブラシホルダ54には、ブラシ55の基端部55aをアーマチュア軸24の回転方向に沿う両側から支持する一対の基端側支持部54eと、ブラシ55の先端部55bをアーマチュア軸24の回転方向に沿う両側から支持する一対の先端側支持部54fとを設け、アーマチュア軸24の径方向に沿う基端側支持部54eの長さ寸法L4を、アーマチュア軸24の径方向に沿う先端側支持部54fの長さ寸法L3よりも長くした。
As described above in detail, according to the
これにより、ブラシ55の先端部55bを幅狭としつつ、ブラシ55の基端部55aの幅寸法T1を確保できるので、リヤワイパモータ10の小型化に対応できる。また、リヤワイパモータ10を小型化してもピグテールPGの直径寸法を小さくしなくて済むので、ピグテールPGの発熱を抑制しつつコンミテータ25への給電量の減少を抑制でき、ひいてはリヤワイパモータ10の長寿命化および高出力化に対応できる。さらに、ブラシホルダ54は、一対の基端側支持部54eおよび一対の先端側支持部54fにより、ブラシ55の先端部55bおよび基端部55aをアーマチュア軸25の回転方向に沿う両側からそれぞれ支持するので、コンミテータ25の正逆回転に伴うブラシ55の一側および他側への傾斜を抑制して、リヤワイパモータ10の騒音を抑制しつつブラシ55の長寿命化を図ることができる。また、ブラシ55の一側および他側への傾斜を抑制できるので、正逆回転式電動モータおよび一方向回転式電動モータの双方に対応できる。さらに、アーマチュア軸24の径方向に沿うブラシ55の先端部55bの長さ寸法L2は、アーマチュア軸24の径方向に沿うブラシ55の基端部55aの長さ寸法L1よりも長いので(L2>L1)、リヤワイパモータ10をより小型化して軽量化を図ることができる。また、アーマチュア軸24の径方向に沿う基端側支持部54eの長さ寸法L4は、アーマチュア軸24の径方向に沿う先端側支持部54fの長さ寸法L3よりも長いので(L4>L3)、充分なブラシストロークを確保することができ、ブラシ交換等のメンテナンスを頻繁に行わなくて済む。
As a result, the width dimension T1 of the
また、本実施の形態に係るリヤワイパモータ10によれば、先端側支持部54fを、ブラシホルダ54のコンミテータ25寄りの先端に設けたので、より充分なブラシストロークを確保することができる。
Further, according to the
さらに、本実施の形態に係るリヤワイパモータ10によれば、基端部55aに、アーマチュア軸24の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部CSを形成し、当該湾曲面部CSにブラシ55をコンミテータ25に向けて押圧する捩りコイルバネ56を接触させたので、コンミテータ25の回転方向に依らず、ブラシホルダ54に対してブラシ55をスムーズに摺動させることができ、ひいてはガタや異音の発生を抑制することができる。
Furthermore, according to the
本発明は上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言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、本発明をリヤワイパモータ10に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、自動車等の車両のフロントワイパ装置の駆動源に適用しても良いし、ワイパ装置以外の他の装置の駆動源に適用しても良い。
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 embodiment, the present invention is applied to the
また、上記実施の形態においては、スプリングとして捩りコイルバネ56を用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、ブラシ55をコンミテータ25に向けて真っ直ぐに押圧できるものであれば、線間に所定の隙間を有するよう螺旋状に形成されたコイルスプリング等、他のスプリングを用いても良い。
In the above embodiment, the
10 リヤワイパモータ(電動モータ)
20 モータ部
21 ヨーク
22 マグネット
23 アーマチュア
24 アーマチュア軸
25 コンミテータ
25a セグメント
26 アーマチュアコア
30 減速機構部
31 ギヤケース
32 ウォーム軸
32a ウォーム
33 ウォームホイール
33a 歯部
34 支軸
35 出力軸
36 動力変換機構
37 ピニオン
38 動力変換部材
38a セクタギヤ部
38b アーム部
39 ピン部材
40 連結板
41 ピン部材
50 給電ユニット
51 ホルダステー
52 ベース
52a,52b 円弧部
52c,52d 平坦部
52e 貫通孔
53 ガイド壁
54 ブラシホルダ
54a 天壁
54b 側壁
54c 案内溝
54d バネ用スリット
54e 基端側支持部
54f 先端側支持部
55 ブラシ
55a 基端部
55b 先端部
55c 一側面
56 捩りコイルバネ(スプリング)
56a コイル本体
56b コイル基端部
56c 先端曲部
57 バネ支柱
58 支持部
59 給電端子
60 サーキットブレーカ
CN コネクタ
CS 湾曲面部
PG ピグテール(導電線)
TP テーパ面
S 固定ネジ
10 Rear wiper motor (electric motor)
20
TP Taper surface S Fixing screw
Claims (3)
前記ブラシは、前記アーマチュア軸の径方向外側の基端部と、前記アーマチュア軸の径方向内側の先端部とを有し、前記基端部の前記アーマチュア軸の軸方向に沿う一側面に導電線を電気的に接続し、前記先端部を前記基端部の前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成するとともに、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端部の長さ寸法を、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端部の長さ寸法よりも長くし、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間にそれぞれテーパ面を備え、
前記ブラシホルダは、前記基端部を前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の基端側支持部と、前記先端部を前記アーマチュア軸の回転方向に沿う両側から支持する一対の先端側支持部とを有し、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端側支持部の長さ寸法を、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端側支持部の長さ寸法よりも長くすることを特徴とする電動モータ。 An electric motor including a commutator fixed to the armature shaft, a brush that is in sliding contact with the commutator, and a brush holder that slidably holds the brush toward the commutator,
The brush has a proximal end portion on the radially outer side of the armature shaft and a distal end portion on the radially inner side of the armature shaft, and a conductive wire on one side surface of the proximal end portion along the axial direction of the armature shaft. And the distal end portion is formed to be narrow from both side surfaces along the rotation direction of the armature shaft of the base end portion, and the length of the distal end portion along the radial direction of the armature shaft The dimension is longer than the length dimension of the base end portion along the radial direction of the armature shaft, on both side surfaces along the rotation direction of the armature shaft, and between the base end portion and the tip end portion, respectively. With a tapered surface,
The brush holder includes a pair of base end side support portions that support the base end portion from both sides along the rotation direction of the armature shaft, and a pair of tip ends that support the tip end portion from both sides along the rotation direction of the armature shaft. And a length dimension of the proximal end support section along the radial direction of the armature shaft is longer than a length dimension of the distal support section along the radial direction of the armature shaft. An electric motor characterized by
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