JP6531206B2 - Motor with speed reduction mechanism - 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減速機構付モータに関する。 The present invention relates to a motor with a speed reduction mechanism, including a commutator fixed to an armature shaft, a brush slidingly contacting the commutator, and a brush holder slidably holding 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減速機構付モータは、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減速機構付モータは、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。減速機構付モータは、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, a motor with a speed reduction mechanism including a commutator fixed to an armature shaft, a brush slidingly contacting the commutator, and a brush holder slidably holding the brush toward the commutator is, for example, an automobile or the like. It is used as a drive source of a wiper device mounted on a vehicle of The motor with a reduction mechanism used in the wiper device is provided with a reduction mechanism so that a large output can be obtained while being small, whereby the rotation of the armature shaft is reduced by the reduction mechanism to increase torque, and then a link mechanism etc. It is converted into a swinging motion through the power conversion mechanism and transmitted to the wiper arm. The motor with speed reduction mechanism further includes a resin holder stay attached to a yoke that rotatably accommodates the rotation shaft, and the brush is slidably held by the brush holder provided on the holder stay toward the commutator. ing. Further, the brush is pressed by the spring toward the commutator, whereby 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減速機構付モータにおいては、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減速機構付モータの開発が進められている。このように、小型化を図るために工夫されたモータには、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。
In a motor with a reduction mechanism used for a wiper device, since it is mounted in a narrow space (bulk head etc.) of a vehicle such as an automobile, downsizing is essential, and further, needs for high performance To provide various electrical components (circuit breakers etc.). That is, development of a motor with a speed reduction mechanism that can be miniaturized while mounting various electrical components is in progress. Thus, for example, a technology described in
特許文献1に記載されたモータは、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(スプリング)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 described in
ところで、モータを小型化すると、これに伴って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 motor is miniaturized, along with this, the diameter size of the components constituting the motor becomes smaller, and hence the diameter size of the commutator also becomes smaller. This also reduces the width dimensions of the segments forming the commutator. 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 smaller.
したがって、上述の特許文献1に記載されたモータにおいては、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 motor described in the above-mentioned
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の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 dimension of the proximal end side of the brush along the rotation direction of the commutator, but simply by doing so, the holding of the brush by the brush holder becomes unstable. For example, in the case where the application target of the brush is a forward or reverse motor, the brush is inclined to one side and the other side as the commutator rotates in the forward and reverse directions, which causes a large noise. In this case, repeated tilting of the brush may cause cracks in the brush, which in turn may cause problems such as shortening the life of the motor.
本発明の目的は、導電線の直径寸法を小さくせずに小型化や高出力化に対応でき、かつ騒音を抑制しつつブラシの長寿命化が図れる減速機構付モータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor with a speed reduction mechanism capable of coping with downsizing and high output without reducing the diameter of the conductive wire and suppressing noise and prolonging the life of the brush.
本発明の減速機構付モータは、有底筒状に形成されたヨークと、前記ヨークの内周面に固定された4極のマグネットと、前記ヨークに回転自在に収容されたアーマチュアと、を備え、前記アーマチュアは、前記ヨークに回転自在に支持されたアーマチュア軸と、前記アーマチュア軸に固定され、前記マグネットに対して所定の隙間を介して配置されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたアーマチュアコイルと、前記アーマチュア軸に固定されたコンミテータと、を有するモータ部と、前記ヨークの開口側に固定されたギヤケースと、前記ギヤケースに収容され、前記アーマチュア軸の回転を減速する減速機構と、を有する減速機構部と、略平行な一対の平坦部および前記平坦部に連なる円弧部を備えるベースと、前記ベースに一体に設けられ、天壁と一対の側壁とを備えたトンネル形状に形成された一対のブラシホルダと、前記ブラシホルダに摺動自在に保持されるとともに前記コンミテータに摺接するブラシと、前記アーマチュア軸の軸方向に延び、前記ブラシホルダに近接して前記ベースに一体に設けられたバネ用支柱と、前記バネ用支柱が挿通されるコイル本体と、前記コイル本体の一端側を形成するコイル基端部と、前記コイル本体の他端側を形成する先端曲部を有するコイル先端部とを備えた捩りコイルバネと、を有する給電ユニットと、を備えた正逆回転可能な減速機構付モータであって、前記ブラシは、前記アーマチュア軸の径方向外側に配置される基端部と、前記基端部に一体に設けられ、かつ前記基端部よりも前記アーマチュア軸の径方向内側に配置される先端部と、を有し、前記基端部の前記天壁と対向する面には、導電線が電気的に接続され、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側面間の距離が、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側面間の距離よりも幅狭となるよう形成され、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記ブラシの両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間には、それぞれテーパ面が設けられ、前記ブラシにおける前記基端部の前記天壁と対向する面および前記先端部の前記天壁と対向する面と、前記ブラシの両側面とは、傾斜面で互いに接続されており、一対の前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の回転方向に互いに90度ずれて配置され、それぞれの前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記天壁に形成され、前記導電線を案内する案内溝と、前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記側壁の一方に形成され、前記捩りコイルバネの前記コイル先端部を受け入れるバネ用開口部と、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側を支持する一対の基端側支持部と、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側を支持する一対の先端側支持部と、を有し、前記ベースには、前記ブラシホルダに隣接した位置に前記アーマチュア軸の軸方向に対する高さが前記天壁よりも高く形成された板状の回路保護素子が直立して設けられ、前記導電線は、前記天壁に形成された前記案内溝を通り、前記回路保護素子の上部分に設けられたターミナルに電気的に接続されていることを特徴とする。 The motor with a reduction mechanism according to the present invention includes a yoke formed in a bottomed cylindrical shape, a 4-pole magnet fixed to the inner peripheral surface of the yoke, and an armature rotatably accommodated in the yoke. The armature is wound around an armature shaft rotatably supported by the yoke, an armature core fixed to the armature shaft and disposed with a predetermined gap from the magnet, and the armature core A motor unit having an armature coil, a commutator fixed to the armature shaft, a gear case fixed to the opening side of the yoke, and a reduction mechanism housed in the gear case and decelerating the rotation of the armature shaft A base having a speed reduction mechanism portion having a pair of substantially parallel flat portions and an arc portion connected to the flat portions; A pair of brush holders formed integrally in a tunnel and having a ceiling wall and a pair of side walls, a brush slidably held by the brush holder and slidably contacting the commutator, A spring support rod extending in the axial direction of the armature shaft and integrally provided on the base in proximity to the brush holder, a coil body through which the spring support rod is inserted, and a coil forming one end of the coil body A power supply unit having a feed unit having a proximal end portion and a torsion coil spring having a coil distal end portion having a distal end curved portion forming the other end side of the coil main body The brush is integrally provided at a proximal end portion disposed radially outward of the armature shaft and the proximal end portion, and a radial direction of the armature shaft relative to the proximal end portion. A conductive wire is electrically connected to the surface of the proximal end facing the ceiling wall, and both sides of the distal end along the rotation direction of the armature shaft A distance between the surfaces is formed to be narrower than a distance between both side surfaces of the proximal end along the rotation direction of the armature shaft, and on both side surfaces of the brush along the rotation direction of the armature shaft, A tapered surface is provided between the proximal end and the distal end, and a surface of the proximal end of the brush facing the ceiling and a surface of the distal end facing the ceiling. The two side surfaces of the brush are connected to each other by an inclined surface, and the pair of brush holders are disposed 90 degrees apart from each other in the rotational direction of the armature shaft, and each of the brush holders is of the armature shaft. Outside along the radial direction A guide groove formed in the ceiling wall from the side toward the inside and formed in one of the side walls from the outside to the inside along the radial direction of the armature shaft, and a guide groove for guiding the conductive wire; A spring opening for receiving the coil distal end, a pair of proximal end supports for supporting both sides of the proximal end along the rotational direction of the armature shaft, and both sides of the distal end along the rotational direction of the armature shaft A plate-like member whose height relative to the axial direction of the armature shaft is formed higher than the top wall at a position adjacent to the brush holder on the base A circuit protection element is provided upright, and the conductive wire passes through the guide groove formed in the top wall and is electrically connected to a terminal provided on the upper portion of the circuit protection element. Special To.
本発明の減速機構付モータは、前記回路保護素子が、回路電流制限素子であることを特徴とする。 The motor with a reduction mechanism according to the present invention is characterized in that the circuit protection element is a circuit current limiting element.
本発明の減速機構付モータは、前記回路電流制限素子が、サーキットブレーカであることを特徴とする。 The motor with a reduction mechanism of the present invention is characterized in that the circuit current limiting element is a circuit breaker.
本発明の減速機構付モータは、それぞれの前記ブラシの前記天壁に対向した面側における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が、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形成され、それぞれの前記ブラシの前記天壁に対向した面側における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が、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よりも短く形成されていることを特徴とする。 In the motor with a reduction mechanism according to the present invention, the length dimension of the tip along the radial direction of the armature shaft on the surface side facing the top wall of each brush is the tip along the radial direction of the armature shaft The length dimension of the proximal portion along the radial direction of the armature shaft on the surface side of each brush facing the ceiling wall is longer than the length dimension of the side support portion, and the diameter of the armature shaft It is characterized in that it is formed shorter than the length dimension of the proximal end support portion along the direction.
本発明の減速機構付モータは、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が形成され、当該湾曲面部の径方向外側に前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧する前記捩りコイルバネの径方向外側が略点接触され、かつ一対の前記ブラシホルダのそれぞれに対応して設けられた前記バネ用支柱が、いずれも前記アーマチュア軸の回転方向に沿う一方側に配置されていることを特徴とする。 In the motor with a reduction mechanism according to the present invention, a curved surface portion which curves along the rotation direction of the armature shaft is formed at the base end portion, and the brush is pressed toward the commutator radially outward of the curved surface portion. The radially outer side of the torsion coil spring is substantially point-contacted, and the spring support posts provided corresponding to each of the pair of brush holders are all disposed on one side along the rotational direction of the armature shaft It is characterized by
本発明の減速機構付モータは、前記アーマチュア軸の中心と一対の前記ブラシホルダの中間部分とを通る対称軸が、前記アーマチュア軸の中心と前記円弧部の中央部分とを通る対称軸に対して、前記アーマチュア軸の回転方向に所定角度ずれるよう、一対の前記ブラシホルダが前記円弧部に配置されていることを特徴とする。 In the motor with a reduction mechanism according to the present invention, a symmetry axis passing through the center of the armature shaft and an intermediate portion of the pair of brush holders is with respect to a symmetry axis passing through the center of the armature shaft and the central portion of the arc portion. A pair of the brush holders are disposed in the arc portion so as to be offset by a predetermined angle in the rotational direction of the armature shaft.
本発明の減速機構付モータは、前記給電ユニットは、樹脂材料により外郭が略小判形状に形成されたホルダステーと、前記ホルダステーに一体に形成された一対の前記ブラシホルダと、を有することを特徴とする。 The motor with a reduction mechanism according to the present invention is characterized in that the power feeding unit has a holder stay whose outer shell is formed in a substantially oval shape by a resin material, and a pair of the brush holders integrally formed on the holder stay. Do.
本発明の減速機構付モータは、前記ベースの軸心には貫通孔が設けられ、前記アーマチュア軸および前記コンミテータが前記貫通孔に挿通され、前記貫通孔の周方向に沿う前記先端側支持部の両側に、前記貫通孔の径方向外側に窪んだ凹部が設けられていることを特徴とする。 In the motor with a reduction mechanism according to the present invention, a through hole is provided in the axial center of the base, the armature shaft and the commutator are inserted into the through hole, and the distal end side support portion along the circumferential direction of the through hole It is characterized in that concave portions recessed outward in the radial direction of the through hole are provided on both sides.
本発明の減速機構付モータによれば、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、減速機構付モータの小型化に対応できる。また、減速機構付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、ひいては減速機構付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、減速機構付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。 According to the motor with a reduction mechanism of the present invention, since the width dimension of the base end of the brush can be secured while narrowing the tip end of the brush, it is possible to cope with the downsizing of the motor with a reduction mechanism. In addition, since the diameter of the conductive wire does not need to be reduced even if the motor with the reduction mechanism is miniaturized, it is possible to suppress the decrease in the amount of power supplied to the commutator while suppressing the heat generation of the conductive wire. It is possible to cope with the life extension and high output. Furthermore, since the brush holder supports the distal end and the proximal end of the brush from both sides along the rotation direction of the armature shaft by the pair of proximal end support portions and the pair of distal end side support portions, the forward and reverse rotation of the commutator The inclination to one side and the other side of the brush accompanying with can be suppressed, and the life extension of a brush can be achieved, suppressing the noise of the motor with a reduction mechanism.
また、本発明の減速機構付モータによれば、先端側支持部が、ブラシホルダのコンミテータ寄りに設けられるので、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 motor with a reduction mechanism of the present invention, the tip end side supporting portion is provided closer to the commutator of the brush holder, so that a sufficient brush stroke can be secured.
さらに、本発明の減速機構付モータによれば、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が形成され、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が接触されるので、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。 Furthermore, according to the motor with a reduction mechanism of the present invention, a curved surface portion curved along the rotation direction of the armature shaft is formed at the base end portion, and a spring pressing the brush toward the commutator contacts the curved surface portion. Therefore, regardless of the rotation direction of the commutator, the brush can slide smoothly with respect to the brush holder, and as a result, generation of rattling 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 a power feeding unit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing a structure of a broken circle A in FIG. 4 (a) is a perspective view of the brush viewed from the tip end side, FIG. 4 (b) is a perspective view of the brush viewed from the base end side, and FIG. 5 (a) is the brush holder viewed from the guide groove side The top view and (b) show the sectional view of the brush holder corresponding to (a), respectively.
図1に示すように、減速機構付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 tip 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。
The end of a pigtail PG as a conductive wire is electrically connected to 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 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。
As described above, 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 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。
As shown in FIGS. 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 distal 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, the
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
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) illustrate the sliding state of the brush relative to the brush holder, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) illustrate the inclined state of the brush according to the forward and reverse rotation of the commutator. The figures are shown respectively.
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. 6 (a) shows a state where 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。
As 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 embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, although 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, although the
10 リヤワイパモータ(減速機構付モータ)
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 (motor with reduction mechanism)
DESCRIPTION OF
TP taper surface S fixing screw
Claims (8)
前記ヨークの内周面に固定された4極のマグネットと、
前記ヨークに回転自在に収容されたアーマチュアと、を備え、
前記アーマチュアは、前記ヨークに回転自在に支持されたアーマチュア軸と、前記アーマチュア軸に固定され、前記マグネットに対して所定の隙間を介して配置されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたアーマチュアコイルと、前記アーマチュア軸に固定されたコンミテータと、
を有するモータ部と、
前記ヨークの開口側に固定されたギヤケースと、
前記ギヤケースに収容され、前記アーマチュア軸の回転を減速する減速機構と、
を有する減速機構部と、
略平行な一対の平坦部および前記平坦部に連なる円弧部を備えるベースと、
前記ベースに一体に設けられ、天壁と一対の側壁とを備えたトンネル形状に形成された一対のブラシホルダと、
前記ブラシホルダに摺動自在に保持されるとともに前記コンミテータに摺接するブラシと、
前記アーマチュア軸の軸方向に延び、前記ブラシホルダに近接して前記ベースに一体に設けられたバネ用支柱と、
前記バネ用支柱が挿通されるコイル本体と、前記コイル本体の一端側を形成するコイル基端部と、前記コイル本体の他端側を形成する先端曲部を有するコイル先端部とを備えた捩りコイルバネと、
を有する給電ユニットと、
を備えた正逆回転可能な減速機構付モータであって、
前記ブラシは、
前記アーマチュア軸の径方向外側に配置される基端部と、
前記基端部に一体に設けられ、かつ前記基端部よりも前記アーマチュア軸の径方向内側に配置される先端部と、
を有し、
前記基端部の前記天壁と対向する面には、導電線が電気的に接続され、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側面間の距離が、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側面間の距離よりも幅狭となるよう形成され、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記ブラシの両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間には、それぞれテーパ面が設けられ、
前記ブラシにおける前記基端部の前記天壁と対向する面および前記先端部の前記天壁と対向する面と、前記ブラシの両側面とは、傾斜面で互いに接続されており、
一対の前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の回転方向に互いに90度ずれて配置され、
それぞれの前記ブラシホルダは、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記天壁に形成され、前記導電線を案内する案内溝と、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記側壁の一方に形成され、前記捩りコイルバネの前記コイル先端部を受け入れるバネ用開口部と、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側を支持する一対の基端側支持部と、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側を支持する一対の先端側支持部と、
を有し、
前記ベースには、前記ブラシホルダに隣接した位置に前記アーマチュア軸の軸方向に対する高さが前記天壁よりも高く形成された板状の回路保護素子が直立して設けられ、
前記導電線は、前記天壁に形成された前記案内溝を通り、前記回路保護素子の上部分に設けられたターミナルに電気的に接続されていることを特徴とする減速機構付モータ。 A yoke having a bottomed cylindrical shape,
A 4-pole magnet fixed to the inner circumferential surface of the yoke;
An armature rotatably accommodated in the yoke;
The armature is wound around the armature shaft rotatably supported by the yoke, an armature core fixed to the armature shaft and disposed with a predetermined gap from the magnet, and the armature core An armature coil, and a commutator fixed to the armature shaft;
A motor unit having
A gear case fixed to the opening side of the yoke;
A reduction mechanism housed in the gear case and decelerating the rotation of the armature shaft;
A speed reduction mechanism having
A base comprising a pair of substantially parallel flat portions and an arc portion connected to the flat portions;
A pair of brush holders formed integrally in the base and formed in a tunnel shape, having a top wall and a pair of side walls;
A brush slidably held by the brush holder and in sliding contact with the commutator;
A spring support extending axially of the armature shaft and integrally provided on the base in proximity to the brush holder;
Torsion including a coil main body through which the spring support is inserted, a coil base end forming one end of the coil main body, and a coil distal end having a tip curved portion forming the other end of the coil main body Coil spring,
A feed unit having
A motor with a reduction mechanism that can rotate in both forward and reverse directions,
The brush is
A proximal end disposed radially outward of the armature shaft;
A distal end provided integrally with the proximal end and disposed radially inward of the armature shaft than the proximal end;
Have
A conductive wire is electrically connected to the surface of the base end facing the top wall,
A distance between both side surfaces of the distal end portion along the rotation direction of the armature shaft is formed narrower than a distance between both side surfaces of the proximal end portion along the rotation direction of the armature shaft.
Tapered surfaces are provided on both sides of the brush along the rotational direction of the armature shaft, and between the proximal end and the distal end, respectively.
The surface of the proximal end of the brush facing the ceiling wall, the surface of the tip facing the ceiling wall, and both sides of the brush are connected to each other by inclined surfaces.
The pair of brush holders are disposed 90 degrees apart from each other in the rotational direction of the armature shaft,
Each said brush holder is
A guide groove formed on the top wall from the outside along the radial direction of the armature shaft and guiding the conductive wire;
A spring opening formed on one of the side walls from the outside along the radial direction of the armature shaft to the inside and receiving the coil distal end of the torsion coil spring;
A pair of proximal support portions supporting both sides of the proximal end portion along the rotation direction of the armature shaft;
A pair of distal side support portions supporting both sides of the distal end portion along the rotational direction of the armature shaft;
Have
The base is provided with a plate-like circuit protection element erected at a position adjacent to the brush holder and having a height relative to the axial direction of the armature shaft that is higher than the top wall.
The motor with a speed reduction mechanism, wherein the conductive wire is electrically connected to a terminal provided in an upper portion of the circuit protection element through the guide groove formed in the top wall.
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