JPS6040674B2 - 刷子保持器用渦巻ばね装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は刷子保持器用渦巻ばね装置に係り、特に回転電
機などに用いられる剛子保持器用渦巻ばね装置の改良に
関するものである。

近年、回転電機の刷子保持器用渦巻ばね装置は、小形で
圧力変化の少ない高性能のばねが要求されている。

そのために第１図に示す刷子保持器用渦巻ばね装置が実
用化されている。

即ち、１は渦巻ばねで、通常は応力の低減を目的に重ね
板ばねを用いているが単板ばねでもよい。この渦巻ばね
１の内端ｌｂは固定軸２によって固定されており、この
固定部から反騰計方向に渦巻状に多数回巻かれ、その渦
巻状に巻かれて円弧状に形成される部分の渦巻状長端部
ｌｄから一体に形成されて直線状に上方に延び、この直
線部分からほぼ直角にＩＣ′，を始端点とする曲線状の
屈曲部ＩＣを形成して刷子５の押圧位置上まで所定長半
径方向外側に梁状に延長し、この延長部を自由端ｌａと
している。更に、自由端ｌａには渦巻ばね１の榛み角と
向き合う榛み角を有するほぼＵ字状に形成された板ばね
３が形成されてる。この板ばね３も応力低減を目的とし
て重ね板ばねを用いているが単板ばねでもよい。４はＵ
字状板ばね３の渦巻ばね１の自由端ｌａと接続している
側とは反対側に取付けられた刷子５を押圧する加圧子で
ある。

そして、板ばね３の渦巻ばね１の自由機ｌａと接続され
ている側は、その自由端ｌａと接続している部分からほ
ぼ直角に刷子５側に曲げられて更に延長され、しかも、
その延長先端部にはストッパー３Ｓが形成されており、
一方、加圧子４と接続している板ばね３の他端には前記
ストッパー３Ｓと係合するように、先端が加圧子４側に
曲げられて係止部３Ｊが形成されている。このように板
ぱね３を粗合せた渦巻ばね１は、夫々のばねの孫み角を
向き合せているので、剛子５の摩耗量に関係なく、常に
垂直に刷子５を加圧できると云うすぐれた効果をもって
いる。ところが、板ばね３は圧延率の高い高強度の薄板
で構成されているために、そのＵ字状屈曲部３Ｒ部は最
大応力部となり、このＵ字状屈曲部３Ｒはわずかな癖に
も敏感に反応し、折損などの原因になり易い。

特に、回転電機組立時に工具などでつけた傷の影響が回
転電機運転時に現われた場合、その影響が嵐Ｕ子保持器
のみに止どまればよいが、回転電機全体に影響すること
になると大事故に至る塵れがあり、組立作業者は細心の
注意をはらって慎重に作業していた。更には、刷子保持
器が車両用主電動機のごとく、周囲が狭腿な条件で使用
される場合には、その保守点検は極めて厄介となり作業
者が最とも敬遠することろである。また、近年、回転電
機の保守業霧の省力化を目的に長尺の榊子５を採用しよ
うとする要求が強まり、それに伴なつた、渦巻ばね１の
圧力変化の低減をはかることが要求されている。しかし
、従来の渦巻ばね１において圧力変化を低減するために
は、９００〜１５０Ｃであった渦巻ばね１の榛み角を２
０００〜３００ｏ程度に大きくしなければならないが、
そのためには渦巻の巻数を増大して渦巻ばね１の展開長
を延長しなければならない。しかしながら、渦巻ばね１
の巻数を増大すると、渦巻ばね１が大形になる欠点があ
る。これは車両用主電動機のごとく、周囲が狭隙な条件
で使用される回転電機では好ましいことではない。しか
も、従来の渦巻ばね１の構成によると、Ｆ．Ｒ 渦巻部の最大応力は６ｓｍａ×＝７「 ｐ‐ｒ（１十多） 自由端の最大応力は６ｐｍａ×＝−−友−−ここで、第
２図に示す如く、Ｆ：トルクによって生ずる渦巻部の渦
巻状長端部ｌｄの接線方向力、Ｒ：渦巻部の渦巻状最機
部ｌｄまでの半径、Ｐ：渦巻ぱね１の自由端ｌａと板‘
まね３が固定されている部分の受ける力（刷子加圧点の
反力に相当する。

）ｒ：渦巻ばね屈曲部ＩＣの半径 １：荷重Ｐの作用点から屈曲部ＩＣの終織部まで０ の
長さＺ：渦巻ばね１の断面係数 すなわち、渦巻ばね１の渦巻部での応力は、渦巻状最端
部ｌｄで最大となり、渦巻部以外では直線部の終点、即
ち、屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，に夕おいて応力が最大と
なる。

これを第２図を用いて説明する。第２図において、固定
軸２を湊つて渦巻部にトルクを加えると、渦巻部の渦巻
状最端部ｌｄにはＦ・Ｒのモーメントによる応力が生ず
る。この場合、渦巻部の渦巻状最端部ｌｄから延びる直
線部（ｌｄ−ｌｃ，）間にも渦巻状最端部ｌｄと同じ応
力を生ずる。一方、刷子５に加わるばねの反力Ｐと前記
渦巻部の接線力Ｆとには、力のつり合いからＦ・Ｒ＝Ｐ
・Ｌ（ここで、Ｌ：荷重Ｐの作用点から渦巻部の渦巻状
最端部ｌｄまでの距離）の関係式が成り立ち、これから
、ｐ＝Ｅ三Ｒと地、渦巻まね，の自由端ｌａと板ばね３
との固定部にはこの大きさの荷重Ｐが作用し、渦巻ばね
１の屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，点には、この荷重Ｐによ
るる曲げ応力が付加されることになる。

従って、渦巻ばね１の屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，点には
、６ｓｍａｘの他に６ｐｍａｘが重畳されて最大応力が
発生することになる。

この結果、使用応力を増大させた圧力変化の低減はかる
ことは、屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，点において永久変形
を生じ、渦巻ばね１の自由端ｌａが屈曲部ＩＣの始端部
ＩＣ，点より刷子押圧方向とは反応側に曲がってしまい
、刷子５の押圧力が減少してしまうので好ましくない。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、板ばねの高応力部を外力などから保護する
と共に、渦巻ばねの渦巻状最端部から自由端に至る屈曲
部、特に屈曲部の始端部の応力を緩和して、信頼性が高
く、かつ、取扱いが簡単で高性能の刷子保持器用渦巻ば
ね装置を提供するにある。本発明は固定軸に内端を固定
し、この内端固定部から反時計方向に渦巻状に多数回巻
かれている渦巻部と一体化されて連続部に所定長半径方
向外側にほぼ直角に曲線状の屈曲部を形成して梁状に延
長され、この延長部を自由端とする渦巻ばねと、該渦巻
ばねの自由端に一端を接続すると共に、他端で榊子を押
圧する前記渦巻ばねの操み角と向き合う榛み角を有する
ほぼＵ字状の板ばねと接続部に、一方側が該渦巻ばねの
屈曲部女台端点を少なくとも含んで渦巻ばねの屈曲部、
及び自由端に連続して沿うと共に、その他方側が前記板
ばねのＵ字状屈曲部を覆うように形成された保護板を固
定し、該保護板は「前記渦巻ばねの屈曲部始総点を少な
くとも含む屈曲部、及び梁状の前記自由端に至る渦巻ば
ねとは接触して覆うように配置し、かつ、前記板ばねの
Ｕ字状屈曲部外側とは所定間隔をもって非接触的に覆う
ように配置することにより、所期の目的を成するように
なしたものである。

以下、図面の実施例に基づいて本発明の詳細に説明する
。

尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する。第３
図に本発明の刷子保持器用渦巻ばね装置の一実施例を示
す。

その概略構成は従来のものとほとんど同様のため、ここ
での詳細説明は省略する。該図に示す本実施例では、板
ばね３と渦巻ばね１の自由端ｌａとの接続部に、渦巻ば
ね１の渦巻状最端部ｌｄを先端部とし、ここから渦巻ば
ね１の直線部（ｌｄ−ｌｃ，間）、女台端部ＩＣ，を含
む屈曲部ＩＣ、及び自由端ｌａに連続して沿うと共に、
その他方側が板ばね３のＵ字状屈曲部３Ｒを覆うように
Ｕ字状に形成されている保護板６を固定している。

そして、これらの固定は、刷子加圧側から板ばね３、渦
巻ばね１の自由機ｌａ、保護板６の順に組み合せてリベ
ットなどにより三者が一体となるように固定されている
。

しかも、この保護板６は、板ばね３の最大応力部である
Ｕ字状屈曲部３Ｒの外側を所定間隔をもつて保護板６の
保護部６ｄが、板ばね３の自在な変位を妨げらいように
、該最大応力部であるＵ字状屈曲部３Ｒに接触しないよ
うに覆って配置されている。更に、保護板６の別端は、
渦巻ばね１の渦巻状最端部位贋から直線部、屈曲部ＩＣ
、及び自由端ｌａに至る部分とに接触して覆うように配
置されている。このような本実施例の構成によれば、板
ばね３の最大応力部であるＵ字状屈曲部３Ｒが保護板６
のＵ字状部分で形成される保護部６ｄ内に位督している
ので、間違って最大応力部であるＵ字状屈曲部３Ｒに外
力、例えば作業時、または、保守点検時において保護板
６の保護部６ｄがあり、工具類を接触させてしまうこと
がないので、外力が加わることなく、従って、作業者は
比較的楽に組立、あるいは保守点検作業を行うことがで
き、作業能率を向上させることができる。

尚、この保護部６ｄはばねの操作時において把手を兼ね
ることができる。一方、保護板６の別端で渦巻ばね１の
屈曲部ＩＣ、及び直線部を含んで接触して覆っているの
で屈曲部ＩＣ、特に屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，の応力を
緩和できる。即ち、屈曲部ＩＣ、始端部ＩＣ，点はトル
クによる応力と荷重Ｐによる応力が重畳され最も応力が
高くなることは前述したが、渦巻ばね１の自由端ｌａに
Ｐ方向の荷重が作用した場合、屈曲部ＩＣの半径ｒの曲
率が大きくなり、この部分の変形も大きくなるため、保
護板６を前述の屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，を含んだ位置
まで接触させて延長し、保護板６の端部６Ｅを、第２図
を用いて説明した荷重Ｐによって曲げ応力が作用しない
渦巻ばね１の直線部（ｌｄ−ｌｃ，間）の渦巻状最端部
ｌｄに位置させるようにしている。更に、本実施例では
屈曲部ＩＣは渦巻ばね１と保護板６とが重なり合ってい
るため剛性が増し、屈曲部ＩＣの変形、及び応力も低減
される。従って、渦巻ばね１の自由機ｌａのＰ方向の力
が作用した場合、曲げ応力は保護板６のリベット締め部
と端部６Ｅが支持点となって該保護板６の屈曲部６Ｃに
かかるので、渦巻ばね１の屈曲部ＩＣの始端部ＩＣ，の
応力としては回転方向のトルクだけとなり応力の重畳が
なくなり、それだけ応力限度を引き上げ、渦巻部の巻数
を増大させずに圧力変化の低減が可能となるので小形化
することができる。

すなわち、圧力変化は渦巻ばね１の競み角度に反比例し
、渦巻ばね１の応力は鏡み角度に比例する関係になり、
従来は前述の応力の重畳があるため、渦巻ばね１の操み
角度により発生する応力限度は、前述のＰ方向にの荷重
による応力分を考慮して決定する必要があった。

しかしながら、本実施例によれば、応力の重畳がなくな
るので、渦巻ばね１の榛み角度による応力のみを考慮す
ればよいので応力限度が引き上げられ、操み角度を大き
くでき圧力変化を低減させることが可能である。以上説
明した本発明の刷子保持器用渦巻ばね装置によれば、固
定軸に渦巻部内端を固定し、この内端固定部から反時計
方向に渦巻状に多数回巻かれている渦巻部と一体化され
て連続的に所定長半径方向外側にほぼ直角に曲線状の屈
曲部を形成して梁状に延長され、この延長部を自由端と
する渦巻ばねと、該渦巻ばねの自由端に一端を接続する
と共に、池端で刷子を押圧する前記渦巻ばねの榛み角と
向き合う榛み角を有するほぼＵ字状と板ばねとの接続部
に、一方側が該渦巻ばねの屈曲部始端点を少なくとも含
んで渦巻ばねの屈曲部、及び自由端に連続して沿うと共
に、その他方側が前記板ばねのＵ字状屈曲部を覆うよう
に形成された保護板を固定し、該保護板は、前記渦巻１
まねの屈曲部女台総点を少なくとも含む屈曲部、及び梁
状の前記自由端に至る渦巻ばねとは接触して覆うように
配置し、かつ、前記板ばねのＵ字状屈曲部外側とは所定
間隔をもって非接触的に覆うように配置したものである
から、板ばねの最大応力部であるＵ字状屈曲部が保護板
で覆われるため、この部分を外力、例えば作業時、ある
いは保守点検時における工具類の接触から保護できると
共に、保護板で渦巻ばねの屈曲部の変形を防止し、この
屈曲部の始端部の応力を緩和できるため、信頼性が向上
して取扱いが簡単で、かつ、高性能な刷子保持器用渦巻
１まね装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の刷子保持器用渦巻ばね装置を示す側面図
、第２図はその装置における力の作用を説明するための
図、第３図は本発明の刷子保持器用渦巻ばね装置の一実
施例を示す側面図である。 １・・・…渦巻ばね、ｌａ・・・・・・渦巻ばねの自由
端、ｌｂ・・・・・・渦巻ばねの内端、ＩＣ…・・・渦
巻ばねの屈曲部、ＩＣ．・・・・・・渦巻ばねの屈曲部
女台端部、ｌｄ・・・・・・渦巻ばねの渦巻状最端部、
２・・・・・・固定軸、３・・・・・・板ばね、３Ｊ・
・・・・・板ばねの係止部、３Ｒ・…・・板ばねのＵ字
状屈曲部、３Ｓ・・・・・・板ばねのストッパー、４・
・・…加圧子、５…・・・刷子、６……保護板、６Ｃ・
・・・・・保護板の屈曲部、６ｄ・・・・・・保護板の
保護部、６Ｅ・・・・・・保護板の端部。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定軸に渦巻部内様を固定し、この内部固定部から
   反時計方向に渦巻状に多数回巻かれている渦巻部と一体
   化されて連続的に所定長半径方向半径方向外側にほぼ直
   角に曲線状の屈曲部を形成して梁状に延長され、この延
   長部を自由端とする渦巻ばねと、該渦巻ばねの自由端に
   一端が接続されると共に、他端で刷子を押圧する前記渦
   巻ばねの撓み角と向き合う撓み角を有するほぼＵ字状の
   板ばねとを備えた刷子保持器用渦巻ばね装置において、
   前記板ばねと渦巻ばねの接続部に、一方側が該渦巻ばね
   の屈曲部始端点を少なくとも含んで渦巻ばねの屈曲部、
   及び自由端に連続して沿うと共に、その他方側が前記板
   ばねのＵ字状屈曲部を覆うようにＵ字状に形成されてい
   る保護板を固定し、該保護板は、前記渦巻ばねの屈曲部
   始端点を少なくとも含む屈曲部、及び梁状の前記自由端
   に至る渦巻ばねとは接触して覆うように配置され、かつ
   、前記板ばねのＵ字状屈曲部外側とは所定間隔をもつて
   非接触的に覆つて配置されていることを特徴とする刷子
   保持器用渦巻ばね装置。