WO2015199187A1 - ブラシホルダ装置及びそれを搭載したｄｃモータ - Google Patents

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WO2015199187A1
WO2015199187A1 PCT/JP2015/068385 JP2015068385W WO2015199187A1 WO 2015199187 A1 WO2015199187 A1 WO 2015199187A1 JP 2015068385 W JP2015068385 W JP 2015068385W WO 2015199187 A1 WO2015199187 A1 WO 2015199187A1
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WO
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torsion spring
support column
brush holder
holder device
brush
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PCT/JP2015/068385
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English (en)
French (fr)
Inventor
篤 吉田
Original Assignee
マブチモーター株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by マブチモーター株式会社 filed Critical マブチモーター株式会社
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Priority to US15/316,811 priority patent/US20170162993A1/en
Priority to DE112015002975.3T priority patent/DE112015002975T5/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/381—Brush holders characterised by the application of pressure to brush
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006—Structural associations of commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders

Definitions

  • the present invention relates to a brush holder device that holds a brush and urges a commutator (commutator) side to supply power to an armature (armature) and a DC motor equipped with the brush holder device.
  • motors There are various types of brushes used in DC motors (hereinafter referred to as motors), and the most appropriate type is selected and adopted in consideration of the application of the motor. For example, in a motor that requires a relatively large driving force, such as a power window for automobiles, a sunroof, or a power tool, a brush holder device is used to securely hold a large brush.
  • FIG. 9 is a plan view showing a brush holder device of a 4-pole motor.
  • a pair of brush holders 17 are arranged on the base 16 at 90 ° intervals around the rotation axis Lc of the commutator 9, and can be slid in the radial direction of the commutator 9 on each brush holder 17.
  • the brush 18 is held.
  • a pair of support columns 25 and 26 are erected in the narrow-angle region of both brush holders 17 on the base 16, and winding portions 27 a of torsion springs 27 and 28 (hereinafter referred to as springs) are provided on the support columns 25 and 26. 28a are fitted, and a partition wall 102 is formed between the springs 27 and 28 for insulation.
  • each spring 27, 28 abuts on the outer peripheral end (on the side of the anti-commutator 9) of the brush 18 as a working end 27b, 28b, and applies the set load to the winding portions 27a, 28a.
  • 27c and 28c are hooked on the partition wall 102.
  • the operating ends 27b and 28b of the springs 27 and 28 urge the brush 18 toward the commutator 9 due to the elasticity of the winding portions 27a and 28a, thereby supplying power to the commutator 9 through the brush 18. .
  • Patent Document 1 has been proposed.
  • a pair of support pillars are erected between brush holders arranged at intervals of 90 °, and a partition wall for insulation is formed between the support pillars.
  • a guide wall is erected on the base to hook the reaction force end of the torsion spring fitted in the column.
  • Patent Document 2 has also been proposed as a brush holder device for another brush.
  • the technology of Patent Document 2 biases a pair of brushes with a single spring, and therefore, a support column that supports the spring is also shared.
  • a winding portion of a spring is fitted into the support column, and both ends thereof are brought into contact with the outer peripheral ends of the respective brushes as working ends and are urged toward the commutator side.
  • JP 2006-320152 A Japanese Patent No. 4485891
  • the partition wall 102 is formed between the support columns 25 and 26 for insulation of the springs 27 and 28 and for latching the reaction force ends 27c and 28c.
  • the support pillars 25 and 26 cannot be sufficiently brought close to each other, and it is difficult to say that it is preferable for the reduction of the occupied area and the miniaturization of the motor.
  • the guide wall is formed for latching the reaction force end in addition to the partition that insulates the spring, the occupied area of the members around the support column is shown in FIG. Will increase even more.
  • the positions of the support columns 25 and 26 with respect to each brush 18 can be set individually, a stroke corresponding to the change in the brush length due to wear is secured, and the position is as close to the brush 18 as possible.
  • Respective support columns 25 and 26 can be arranged.
  • a brush holder device of the present invention includes a pair of brush holders arranged on a base and slidably holding a brush in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the commutator, and a pair of brush holders
  • the first and second support pillars that are erected next to each other in the region between and the winding portions are fitted into the respective support pillars, and one end extending from the winding portion is used as the working end to each brush.
  • the first and second torsion springs that are brought into contact with each other and are respectively hooked on the outer peripheral surface of the counterpart support column with the other end extended from the winding portion as a reaction force end To do.
  • the reaction force when the reaction force end of each torsion spring is hooked to the support column on the other side and the brush is urged at the working end is caused by the support column on the other side. Therefore, it is not necessary to provide a partition wall between the first and second support columns for hooking the reaction force end, and both support columns can be approached by an amount corresponding to the thickness of the partition wall.
  • the torsion springs are supported by a pair of support pillars, the position of the support pillars for each brush can be set individually, so that the base can be reduced by placing the support pillars at appropriate positions close to the brushes. It becomes.
  • the first torsion spring is positioned on the proximal end side of the first support column
  • the second torsion spring is positioned on the distal end side of the second support column
  • each torsion spring is positioned on the axis.
  • the working end is extended from the distal end side of the winding portion of the first torsion spring
  • the working end is extended from the proximal end side of the winding portion of the second torsion spring. It is desirable.
  • the brush holder device configured as described above, since the working ends of both torsion springs approach in the axial direction of the support column, the contact position of each working end with the brush also approaches. For this reason, the urging states of both brushes can be brought close to each other and worn evenly.
  • the torsion springs are supported by forming the distal end direction restricting portion and the proximal end direction restricting portion on the first and second support columns, respectively, and restricting the movement of the first and second torsion springs. It is desirable that the column is positioned on the base end side or the tip end side of the column and spaced apart from each other in the axial direction of the support column. According to the brush holder device configured as described above, the first and second torsion springs are separated from each other in the axial direction of the support column, so that a short circuit due to mutual contact is prevented.
  • the base end direction restricting portion with respect to the first torsion spring is a seat surface that is formed at the base end of the first support column on the base and contacts the winding portion of the first torsion spring.
  • the base torsion direction restricting portion for the second torsion spring is a seating surface that is formed at the distal end of the enlarged diameter portion of the second support column and contacts the winding portion of the second torsion spring.
  • the distal direction restricting portion with respect to the spring is a locking portion formed at the proximal end of the enlarged diameter portion of the second support column and positioned on the distal end side of the reaction force end of the first torsion spring, and a second torsion spring It is desirable that the front end direction restricting portion is a locking portion formed at the front end of the first support column and positioned on the front end side of the reaction force end of the second torsion spring.
  • each seating surface functions as a base end direction restricting portion.
  • these locking parts function as a tip direction restricting part only by forming locking parts on both support pillars. For this reason, it is possible to restrict the movement of both torsion springs in the axial direction with a minimum configuration.
  • the extending portion from the winding portion of the first torsion spring is bent toward the tip side of the support column, and the extending portion from the winding portion of the second torsion spring is formed. It is desirable to form a bent toward the base end side of the support column.
  • the first and second torsion springs are located on the proximal end side or the distal end side of the support column and are separated from each other in the axial direction of the support column to prevent a short circuit.
  • the extending portions from the respective winding portions are bent, the positions of the working ends of both springs are closer in the axial direction of the support column. For this reason, the urging states of both brushes can be made closer and more evenly worn.
  • the first and second torsion springs are the same member and have the same shape, and the winding portions are fitted into the corresponding support columns in an inverted posture. According to the brush holder device configured as described above, the cost can be reduced by using the torsion spring of the same member.
  • the gap formed between the first and second support pillars is larger than the thickness of the wire that forms the first and second torsion springs, and more than twice the thickness of the wire. It is desirable to make it smaller. According to the brush holder device configured as described above, it is possible to further reduce the size of the brush holder device while disposing the torsion spring at a predetermined position.
  • the area occupied by the members around the support pillar erected on the base can be reduced, and the motor can be downsized.
  • FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2 showing a base alone.
  • FIG. 4 is a side view corresponding to FIG. 3 showing a base alone.
  • FIG. 3 is a top view which shows the brush holder apparatus of a prior art. It is the schematic diagram which compared the position of the support pillar of the prior art and the technique of patent document 2.
  • FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2 showing a base alone.
  • FIG. 4 is a side view corresponding to FIG. 3 showing a base alone.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a motor 1 according to the present embodiment, in which the lower side corresponds to the front side of the motor 1 from which the output shaft 1 a is projected, and the upper side corresponds to the rear side of the motor 1.
  • the housing 2 of the motor 1 is configured by closing a bottomed cylindrical metal case 3 that opens toward the rear side by an end plate 4.
  • a quadrupole magnetic field magnet 5 is fixed to the inner peripheral surface of the metal case 3 with an adhesive, and these magnetic field magnets 5 function as a stator (stator).
  • a rotor 6 (rotor) is disposed inside the magnetic field magnet 5, and the rotor 6 includes a rotating shaft 7, an armature 8 (armature), and a commutator 9 (commutator).
  • the front side of the rotary shaft 7 of the rotor 6 is rotatably supported by a bearing 10 provided on the metal case 3, and the rear side of the rotary shaft 7 is rotatably supported by a bearing 11 provided on the end plate 4.
  • the rotating shaft 7 projects from the housing 2 to the front side and serves as the output shaft 1a.
  • the armature 8 is configured by winding a winding 13 around a core 12 fixed on the rotary shaft 7, and a predetermined clearance is provided as a magnetic gap between the outer peripheral surface of the core 12 and the inner peripheral surface of the magnetic field magnet 5. Is formed.
  • the commutator 9 is provided on the rear side of the armature 8 on the rotary shaft 7 and is electrically connected to the winding 13 (not shown).
  • a brush holder device 15 is disposed in the housing 2 so as to enclose the commutator 9, and the configuration of the brush holder device 15 will be described below.
  • 2 is a plan view of the brush holder device 15 viewed from the rear side of the motor 1
  • FIG. 3 is a side view corresponding to the arrow A in FIG. 2
  • FIG. 4 is a perspective view showing the brush holder device 15, and
  • FIG. 4 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 4
  • FIG. 6 is a side view corresponding to FIG. 3 showing the arrangement of the spring wire rods in the gap between the support pillars
  • FIG. 7 is a plan view corresponding to FIG. 8 is a side view corresponding to FIG. 3 showing the base alone, and the upper side is the rear side of the motor 1 in FIGS.
  • the brush holder device 15 is configured by assembling members such as the brush holder 17 and the torsion springs 27 and 28 on the surface of the base 16 (hereinafter referred to as “on the base”) corresponding to the rear side of the motor 1.
  • the base 16 is formed in the shape of a disk made of a synthetic resin material, and is disposed near the opening of the metal case 3.
  • FIGS. 2 and 4 in the through hole 16 a penetrating in the center, The commutator 9 of the rotor 6 is inserted and protrudes slightly to the rear side from above the base 16.
  • the direction along the rotational axis Lc of the commutator 9 is the axial direction
  • the direction orthogonal to the rotational axis Lc is the radial direction
  • the direction of drawing the arc around the rotational axis Lc is a circle.
  • the direction on the base 16 is defined as the circumferential direction.
  • a pair of brush holders 17 are arranged on the base 16 so as to form an angle of 90 ° in the circumferential direction around the rotation axis Lc of the commutator 9.
  • Each brush holder 17 is made of a metal material, and has a rectangular parallelepiped shape in which both side surfaces in the radial direction of the commutator 9 and a surface facing the base 16 (corresponding to the lower surface in FIG. 5) are opened.
  • the brush holder 17 is integrally formed with a pair of locking portions 17a projecting toward the base 16 side, and these locking portions 17a are inserted into locking holes 16b penetrating the base 16 so as to be formed on the back side. By bending, each brush holder 17 is fixed at a predetermined position on the base 16 which is 90 degrees from each other.
  • a rectangular parallelepiped carbon brush 18 (hereinafter simply referred to as a brush) is inserted and held in each brush holder 17 from the outer peripheral side of the base 16, and each brush 18 is guided by the brush holder 17 in the radial direction, that is, the commutator 9. It is slidable in a direction orthogonal to.
  • a pigtail 19 for supplying power is connected to one side surface in the circumferential direction of each brush 18, and the other end of the pigtail 19 extends on the base 16 to extend the ferrite core 20.
  • Each covered lead wire 22 extends to the outer peripheral side of the base 16 and is connected to a connector (not shown), and power is supplied from the outside through this connector.
  • ferrite cores 20 and capacitors 23 are noise countermeasure elements.
  • various elements such as a PTC thermistor for burning prevention and a varistor for noise countermeasure are arranged on the base 16. Yes.
  • each brush 18 is gradually worn by sliding contact with the outer peripheral surface of the commutator 9 during operation of the motor 1, and the pigtail 19 and the working ends 27b of the torsion springs 27, 28 as the brush length is shortened. 28b is gradually displaced to the commutator 9 side. For this reason, in order to avoid interference with these members 19, 27b, 28b, slits 17b are formed on both side surfaces of each brush holder 17 in the circumferential direction.
  • the narrow angle regions (regions within 90 °) of both brush holders 17 on the base 16 are adjacent to each brush holder 17 at an equal distance and with a slight gap G1 in the circumferential direction.
  • a pair of support columns 25 and 26 are erected at the same height toward the rear side of the motor 1.
  • the brush holders 17 are connected to each other on the both sides of the virtual line La that bisects the narrow-angle region of the brush holder 17 extending in the outer peripheral direction from the rotation axis Lc of the commutator 9.
  • the support columns 25 and 26 are in a symmetrical relationship with each other. These support columns 25 and 26 are integrally formed when the base 16 is molded.
  • the left support column in FIG. 2 is referred to as a first support column 25, and the right support column in FIG. 2 is referred to as a second support column 26.
  • the direction on the base 16 is defined based on the side (corresponding to the rear side of the motor 1) and the base end side (corresponding to the front side of the motor 1).
  • the region surrounding the base end of the first support column 25 on the base 16 has an arc-shaped seating surface 25a facing the front end side (base end direction restriction with respect to the first torsion spring).
  • a locking portion 25b (tip direction restricting portion with respect to the second torsion spring) is provided on the outer peripheral surface of the front end of the first support column 25 toward the side.
  • the distal end side of the second support column 26 has the same diameter as that of the first support column 25, and an enlarged diameter portion 26a having a larger diameter than the distal end side is formed on the proximal end side, and further, the expanded diameter portion 26a.
  • a reduced diameter portion 26b having a smaller diameter is formed on the base end side of the base 16 and extends to the base end side surface of the base 16 (the lower surface in FIG. 8).
  • the enlarged diameter portion 26 a and the reduced diameter portion 26 b are partially integrated with the base 16, whereby the second support pillar 26 is erected on the base 16.
  • the first support pillar 25 side of the outer periphery of the enlarged diameter portion 26a is formed flat by a chamfer 26c, and the above-described two support pillars 25, A predetermined gap G1 between the 26 is secured.
  • a stepped shape is formed between the distal end side of the second support column 26 and the enlarged diameter portion 26a.
  • the distal end of the enlarged diameter portion 26a has a seat surface 26d (second torsion spring) having an arc shape in plan view.
  • the base end direction restricting portion is formed so as to face the front end side.
  • a ridge 26e protruding toward the outer peripheral side of the base 16 is formed so as to extend in the entire axial direction of the enlarged diameter portion 26a.
  • a step is formed between the base end of the ridge 26e and the reduced diameter portion 26b, so that the base end of the ridge 26e (also the base end of the enlarged diameter portion 26a) faces the base end side.
  • a locking portion 26f (a tip direction restricting portion with respect to the first torsion spring) is formed.
  • a first torsion spring 27 (hereinafter referred to as a first spring) is supported on the first support column 25, and a second torsion spring 28 (hereinafter referred to as a second spring) is supported on the second support column 26. Is supported).
  • the first and second springs 27 and 28 are formed by winding a wire such as a piano wire or a stainless steel wire for a spring to form winding portions 27a and 28a.
  • One end of the wire rod is extended from 27a, 28a to be working ends 27b, 28b, and the other end of the wire rod is similarly extended from the winding portions 27a, 28a to be reaction force ends 27c, 28c.
  • the same member and the same shape are used as the first and second springs 27 and 28, and the first and second springs 27 and 28 are supported by the corresponding support columns 25 and 26 in an inverted posture.
  • the inner diameters of the winding portions 27a and 28a of the first and second springs 27 and 28 are set to the outer diameter of the first support column 25 and the outer diameter of the second support column 26 on the tip side of the enlarged diameter portion 26a. It is set a little larger than that.
  • the gap G1 formed between the support columns 25 and 26 is set to be slightly larger than the thickness of the wire forming the springs 27 and 28 and slightly smaller than twice the thickness of the wire.
  • the lengths of the winding portions 27a, 28a of the first and second springs 27, 28 in the axial direction are the first and second support columns 25, 26. It is set slightly shorter than half of the length.
  • the winding portion 27a of the first spring 27 is fitted into the first support column 25 and its base end is brought into contact with the seating surface 25a of the base 16, and the winding portion 28a of the second spring 28 is similarly The base end of the second support pillar 26 is brought into contact with the seat surface 26d of the enlarged diameter portion 26a.
  • locking part 25b is protrudingly provided by the front-end
  • the fitting of the 1st spring 27 to the 1st support pillar 25 changes a winding part 27a a little. This is performed while sequentially overcoming the locking portion 25b.
  • the reaction force end 27c of the first spring 27 extends from the proximal end side of the winding portion 27a and is hooked on the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 26b of the second support column 26, and the reaction force end 27c A locking portion 26f of the second support column 26 is located on the distal end side. For this reason, as shown in FIGS. 3 and 4, the movement of the first spring 27 in the proximal direction is restricted by the seating surface 25a on the base 16, and the movement in the distal direction is restricted by the locking portion 26f.
  • the first support column 25 is located on the proximal end side in the axial direction.
  • the reaction force end 28c of the second spring 28 extends from the distal end side of the winding portion 28a and is hooked on the outer peripheral surface of the first support column 25, and on the distal end side of the reaction force end 28c.
  • the locking portion 25b of the first support pillar 25 is located. Therefore, the movement of the second spring 28 in the proximal direction is restricted by the seat surface 26d of the enlarged diameter portion 26a, and the movement in the distal direction is restricted by the locking portion 25b. It is located on the tip side in the axial direction.
  • the first and second springs 27, 28 have a staggered positional relationship in the side view shown in FIG. 3, and the distal end side of the winding portion 27 a of the first spring 27 and the winding of the second spring 28 are.
  • a base end side of the turning portion 28a is separated from each other in the axial direction of the support columns 25 and 26 to form a gap G2. Therefore, as shown in FIG. 6, the wire rods forming the winding portions 27a and 28a of the springs 27 and 28 are separated from each other within the gap G1 between the support pillars 25 and 26 by the gap G2. , 26 are arranged in series in the axial direction.
  • the working end 27b of the first spring 27 extends from the distal end side of the winding portion 27a to the corresponding brush 18 and is bent in a crank shape toward the distal end side of the first support column 25. This is offset to the tip side.
  • the working end 28b of the second spring 28 extends from the base end side of the winding portion 28a to the corresponding brush 18 and is folded in a crank shape toward the base end side of the second support column 26. It is offset to the base end side by forming a bend. For this reason, in the axial direction of the support columns 25 and 26, the positions of the working ends 27b and 28b of the springs 27 and 28 (more specifically, the center lines of the mutual wire rods) coincide.
  • the bending formation for offsetting the working ends 27b and 28b is not limited to the above, and can be arbitrarily changed.
  • the working end 27b of the first spring 27 is set slightly on the leading end side, and the working end 28b of the second spring 28 is set at an angle when the wire rod extends from the winding portions 27a and 28a toward the brush 18. Even in this case, the same offset of the working ends 27b and 28b can be achieved.
  • the first and second springs 27 and 28 have their working ends 27b and 28b in contact with the outer peripheral ends of the corresponding brushes 18 after a set load is applied to the respective winding portions 27a and 28a.
  • the action ends 27b and 28b of the springs 27 and 28 urge the brush 18 toward the commutator 9 due to the elasticity of the winding portions 27a and 28a, and the reaction force ends at the reaction force ends 27c and 28c. It is received by the supporting columns 25 and 26 on the other side. As shown in FIG.
  • the location a where the working ends 27 b, 28 b on the outer periphery of the winding portions 27 a, 28 a of the springs 27, 28 are drawn out is the total length l of the brush 18 in the sliding direction of the brush 18. Care is taken so that the brush 18 which is located near the middle and gradually wears and shortens can be appropriately biased from start to finish.
  • each member around the support columns 25 and 26, which is a characteristic part of this embodiment will be described.
  • the greatest feature of this embodiment is that the springs 27 and 28 are supported by the pair of support columns 25 and 26, respectively, and the reaction force when the brush 18 is urged by the respective working ends 27b and 28b is received.
  • the reaction force ends 27c and 28c are hooked on the support columns 25 and 26 on the other side.
  • the partition wall 102 for hooking the reaction force ends 27c and 28c of the springs 27 and 28 is provided as in the prior art shown in FIG. It is not necessary to provide between both support pillars 25 and 26.
  • the support columns 25 and 26 with respect to each brush 18 can be individually set, the support columns 25 and 26 can be arranged as close to the brush 18 as possible. For this reason, the diameter of the base 16 can be reduced without the support column being largely separated from the rotation axis of the commutator, as in the technique of Patent Document 2 in which the support column is shared. Due to the above factors, it is possible to reduce the size of the brush holder device 15 and thus to reduce the size of the motor 1 equipped with the brush holder device 15.
  • first and second springs 27 and 28 are arranged in a staggered positional relationship, spaced apart from each other in the axial direction of the support columns 25 and 26, and the winding portion of the first spring 27.
  • the working end 27b is extended from the distal end side of 27a and offset to the distal end side by bending, and the working end 28b is extended from the proximal end side of the winding portion 28a of the second spring 28 and bent. It is offset to the base end side.
  • first and second springs 27 and 28 are separated from each other in the axial direction of the support columns 25 and 26, it is possible to reliably prevent the springs 27 and 28 from being short-circuited with each other, and as shown in FIG.
  • the wires forming the winding portions 27a and 28a of the springs 27 and 28 in the gap G1 between the first and second support columns 25 and 26 are arranged in series in the axial direction of the support columns 25 and 26. Both support pillars 25 and 26 can be made to approach to the maximum.
  • both springs 27 and 28 are provided side by side, according to the present invention, by omitting the partition wall 102 of the prior art of FIG. Is possible.
  • the wire rods of the springs 27 and 28 are arranged in series in the gap G1, so that the thickness of the springs 27 and 28 is slightly larger than the thickness of the wire rod.
  • Both support columns 25 and 26 can be brought close to each other.
  • the gap G1 formed between the support pillars 25 and 26 is slightly larger than the thickness of the wire forming the springs 27 and 28, and slightly smaller than twice the thickness of the wire. Therefore, the area occupied by the members around the support pillars 25 and 26 can be further reduced to reduce the size of the brush holder device 15 and thus the motor 1.
  • the springs 27 and 28 themselves are alternately arranged, the working ends 27b and 28b approach each other in the axial direction of the support columns 25 and 26 by extending from the winding portions 27a and 28a as described above.
  • the positions of the two working ends 27b and 28b coincide with each other in the axial direction due to the offset due to the bending.
  • the two working ends 27b and 28b abut against the same portion of the corresponding brush 18 and can be biased under the same conditions, and the brush 18 can be evenly worn to maximize the original life. it can.
  • seat surfaces 25 a and 26 d are respectively provided at the proximal end of the first support column 25 and the distal end of the enlarged diameter portion 26 a of the second support column 26.
  • And locking portions 25b and 26f are formed at the distal end of the first support column 25 and the proximal end of the protrusion 26e of the second support column 26, respectively. Steps in the axial direction are generated on the seating surfaces 25a and 26d of the both support pillars 25, so that the springs 27 and 28 naturally have a staggered positional relationship. , 28 can be restricted from moving in the axial direction. As a result, it is possible to prevent the springs 27 and 28 from being separated from the support columns 25 and 26 by arranging the springs 27 and 28 in a staggered positional relationship with a minimum configuration, and to reduce the manufacturing cost.
  • the staggered arrangement of the springs 27 and 28 leads to another advantage that the springs 27 and 28 can be shared.
  • symmetrical springs are arranged in parallel.
  • the working ends of the two are greatly displaced in the axial direction of the support column, and the brushes of each other are used. Since the abutting part of the head is greatly different, an appropriate bias cannot be expected.
  • the staggered arrangement as in the present embodiment when the same springs 27 and 28 are reversed, the working ends 27b and 28b substantially coincide with each other in the axial direction, and the offset due to the bending is also applied to both working ends.
  • the first spring 27 can be disposed at a lower position as compared with the case where the seating surface 25a is not recessed, and the second spring 28 is disposed at a lower position while ensuring the gap G2. Can be set. As a result, the length of the support columns 25 and 26 in the axial direction can be kept small, and the brush holder device 15 can be further downsized.
  • the brush holder device 15 in which the pair of brushes 18 are arranged at 90 ° and the 4-pole DC motor 1 for a power window of an automobile equipped with the brush holder device 15 are embodied.
  • the present invention is not limited to this, and can be changed arbitrarily.
  • the present invention may be applied to a motor for driving a sunroof or a sliding door, or a motor for an electric tool.
  • the brush 18 may be applied to a 2-pole DC motor having a 180 ° arrangement, or the brush 18 may be applied to an 8-pole DC motor having a 45 ° arrangement. Furthermore, the brush 18 may be applied to a 6-pole DC motor in which 60 ° or 120 ° is arranged. Furthermore, the present invention may be applied to a four-pole DC motor in which two pairs of brushes 18 (four in total) are arranged at 90 °. In this case, the brush holder 17, the support columns 25 and 26, and the spring 27 of the above embodiment are used. , 28 may be added to the base 16 one more set.
  • the first and second springs 27 and 28 are alternately arranged and the same springs 27 and 28 are reversed.
  • the present invention is not limited to this.
  • symmetrical springs may be arranged in parallel, and even in this case, the reaction force ends of both springs are connected to the opposite support columns 25 and 26 as in the above embodiment. Similar effects can be obtained by hooking.
  • the first and second springs 27 and 28 are not only arranged alternately, but are separated from each other in the axial direction of the support columns 25 and 26 to prevent a short circuit. When insulation measures are taken, it is not always necessary to separate them. Specifically, either one or both of the springs 27 and 28 are coated with an enamel or the like, or an insulating material is attached to the end of the brush 18 where the reaction force ends 27c and 28c abut. In this case, the two springs 27 and 28 may be arranged in contact with each other.
  • the present invention can be used for motors used in automobile power windows, sunroofs, electric tools, and the like.

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Abstract

　ベース(16)上に９０°の角度をなすように一対のブラシホルダ(17)を配置して、コミテータ(9)の接離方向にそれぞれブラシ(18)を摺動可能に保持させる。両ブラシホルダ(17)間の領域に一対の支持柱(25,26)を隣り合って立設してそれぞれトーションスプリング(27,28)の巻回部(27a,28a)を嵌め込み、各巻回部(27a,28a)から延設した作用端(27b,28b)を対応するブラシ(18)に当接させると共に、巻回部(27a,28a)から延設した反力端(27c,28c)を相手側の支持柱(25,26)の外周面にそれぞれ掛止する。

Description

ブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータ
　本発明は、アーマチャ（電機子）への電源供給のためにブラシを保持してコミテータ（整流子）側に付勢するブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータに関する。
　ＤＣモータ（以下、モータと称する）に用いられるブラシには種々の形式のものがあり、モータの用途等を考慮して最適な形式のものが選択・採用されている。例えば自動車用パワーウインドウやサンルーフ、或いは電動工具等のように比較的大きな駆動力が要求されるモータでは、大型のブラシを確実に保持するためにブラシホルダ装置が用いられている。
　図９は４極モータのブラシホルダ装置を示す平面図である。この従来のブラシホルダ装置１０１では、コミテータ９の回転軸線Ｌｃを中心としてベース１６上に一対のブラシホルダ１７が９０°間隔で配置され、各ブラシホルダ１７にコミテータ９の半径方向に摺動可能にブラシ１８が保持されている。ベース１６上の両ブラシホルダ１７の狭角領域には一対の支持柱２５，２６が立設され、各支持柱２５，２６にトーションスプリング２７，２８（以下、スプリングと称する）の巻回部２７ａ，２８ａが嵌め込められると共に、両スプリング２７，２８間には絶縁保持のための隔壁１０２が形成されている。
　各スプリング２７，２８の一端は作用端２７ｂ，２８ｂとしてそれぞれブラシ１８の外周端（反コミテータ９側）に当接し、巻回部２７ａ，２８ａにセット荷重を与えた上で他端が反力端２７ｃ，２８ｃとして隔壁１０２に掛止されている。巻回部２７ａ，２８ａの弾性により各スプリング２７，２８の作用端２７ｂ，２８ｂがブラシ１８をコミテータ９側に付勢し、これにより各ブラシ１８を通じてコミテータ９側に電源供給するようになっている。
　また、別のブラシホルダ装置として、例えば特許文献１が提案されている。当該特許文献１の技術も、９０°間隔で配置されたブラシホルダ間に一対の支持柱が立設されたものであり、支持柱の間に絶縁のための隔壁が形成されると共に、各支持柱に嵌め込んだトーションスプリングの反力端を掛止するために、ベース上にガイド壁が立設されている。
　さらに、別のブラシのブラシホルダ装置として特許文献２も提案されている。当該特許文献２の技術は、一対のブラシを単一のスプリングにより付勢するものであり、そのためスプリングを支持する支持柱も共用されている。支持柱にはスプリングの巻回部が嵌め込まれ、その両端が作用端としてそれぞれのブラシの外周端に当接してコミテータ側に付勢するようになっている。
特開２００６－３２０１５２号公報 特許第４４８５８８９号公報
　ところで、一般にモータには焼損対策が施されると共に、用途によってはノイズ対策が要求される場合もある。これを受けて、ブラシホルダ装置のベース上にはブラシホルダ、支持柱やスプリングの他に、焼損対策用のＰＴＣサーミスタ、ノイズ対策用のバリスタ、フェライトコア、コンデンサ及び抵抗等の各種素子も配置されており、ベース上にスペース的な余裕はほとんどない。このため、モータを小型化するにはベース上のスペース効率を向上させることが必要不可欠であり、特に支持柱の周辺の部材の占有面積を縮小することが重要な課題になっている。
　図９に示す従来技術では、両支持柱２５，２６の間にスプリング２７，２８の絶縁及び反力端２７ｃ，２８ｃの掛止のための隔壁１０２を形成していることから、隔壁１０２に妨げられて両支持柱２５，２６を十分に接近させることができず、占有面積の縮小、ひいてはモータの小型化に対して好ましいとは言い難い。
　また、特許文献１の技術では、スプリングを絶縁する隔壁に加えて反力端の掛止のためにガイド壁を形成しているため、支持柱の周辺の部材の占有面積は図９に示すものよりもさらに増大してしまう。
　また、特許文献２の技術では、両ブラシ間で支持柱及びスプリングを共用しているため、一見すると占有面積の縮小に寄与しているように感じられるが、実際にはかえってモータを大型化する要因になりかねない。
　例えば図９の従来技術において、スプリング２７，２８の作用端２７ｂ，２８ｂは、支持柱２５，２６を中心（詳しくは巻回部２７ａ，２８ａの外周における作用端２７ｂ，２８ｂの引き出し箇所ａ）として矢印のように円弧軌跡を描く。このため、次第に摩耗して短くなるブラシ１８を終始適切に付勢するには、ブラシ１８の摺動方向において全長ｌの中間付近に支持柱２５，２６を配置することが望ましい。この点は、特許文献２の技術も同様である。
　そして、ブラシ１８の摺動方向における作用端２７ｂ，２８ｂの許容ストロークは、巻回部２７ａ，２８ａから作用端２７ｂ，２８ｂまでの長さ（＝支持柱２５，２６とブラシ１８との距離）に応じて変化するため、支持柱２５，２６をブラシ１８に接近させるには限界がある。この従来技術では、各ブラシ１８に対する支持柱２５，２６の位置を個別に設定可能なため、摩耗によるブラシ長の変化分相当のストロークを確保した上で、可能な限りブラシ１８に近接した位置にそれぞれの支持柱２５，２６を配置可能である。
　しかしながら、支持柱２０１を共用した特許文献２の技術では、図１０の模式図に示すように、両ブラシ１８に対して共に全長ｌの中間付近となるように支持柱２０１を配置する必要があるため、必然的に支持柱２０１の位置は、両ブラシ１８の全長ｌの中間付近から直交方向に延長した交点箇所に限定されてしまう。結果として支持柱２０１は両ブラシ１８から大きく離間した位置に配設され、コミテータ９の回転軸線Ｌｃからも離間することからベース１６の径を拡大せざるを得ず、モータを大型化させる要因になってしまう。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ベース上に立設した支持柱の周辺の部材の占有面積を縮小でき、もってモータを小型化することができるブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータを提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明のブラシホルダ装置は、ベース上に配置されてそれぞれコミテータの外周面に直交する方向にブラシを摺動可能に保持する一対のブラシホルダと、一対のブラシホルダの間の領域内に隣り合って立設された第１及び第２の支持柱と、各支持柱に巻回部をそれぞれ嵌め込み、巻回部から延設された一端を作用端として各々ブラシに当接させると共に、巻回部から延設された他端を反力端として相手側の支持柱の外周面にそれぞれ掛止される第１及び第２のトーションスプリングとを備えたことを特徴とする。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、各トーションスプリングの反力端を相手側の支持柱に掛止して、作用端でブラシを付勢したときの反力を相手側の支持柱により受け止めさせるため、反力端を掛止するための隔壁を第１及び第２の支持柱の間に設ける必要がなくなり、隔壁の厚み相当分だけ両支持柱を接近可能となる。また、一対の支持柱にそれぞれトーションスプリングを支持しているため、各ブラシに対する支持柱の位置を個別に設定でき、これによりブラシに近接した適切な位置に支持柱を配置してベースを縮小可能となる。
　第２の態様として、第１の支持柱の基端側に第１のトーションスプリングを位置させると共に、第２の支持柱の先端側に第２のトーションスプリングを位置させ、各々のトーションスプリングを軸線方向に高さ違いの位置関係とし、第１のトーションスプリングの巻回部の先端側から作用端を延設し、第２のトーションスプリングの巻回部の基端側から作用端を延設することが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、支持柱の軸線方向において両トーションスプリングの作用端が接近することから、それぞれの作用端のブラシへの当接位置も接近する。このため両ブラシの付勢状態が近づけられて、均等に摩耗させることが可能となる。
　第３の態様として、第１及び第２の支持柱にそれぞれ先端方向規制部及び基端方向規制部を形成して第１及び第２のトーションスプリングを移動規制することにより、各トーションスプリングを支持柱の基端側または先端側に位置させると共に支持柱の軸線方向に互いに離間させることが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、第１及び第２のトーションスプリングが支持柱の軸線方向に離間するため、相互の接触による短絡が防止される。そして、第１及び第２の支持柱の間隙内で、両トーションスプリングの巻回部の線材が支持柱の軸線方向に直列配置されるため、それぞれの支持柱を最大限に接近させることが可能となる。
　第４の態様として、第１のトーションスプリングに対する上記基端方向規制部を、ベース上の第１の支持柱の基端に形成されて第１のトーションスプリングの巻回部が当接する座面とし、第２のトーションスプリングに対する上記基端方向規制部を、第２の支持柱の拡径部の先端に形成されて第２のトーションスプリングの巻回部が当接する座面とし、第１のトーションスプリングに対する上記先端方向規制部を、第２の支持柱の拡径部の基端に形成されて第１のトーションスプリングの反力端の先端側に位置する係止部とし、第２のトーションスプリングに対する先端方向規制部を、第１の支持柱の先端に形成されて第２のトーションスプリングの反力端の先端側に位置する係止部とすることが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、第２の支持柱側のみに大径部を形成するだけで、両支持柱の座面に段差が生じて両トーションスプリングが互い違いの位置関係になると共に、それぞれの座面が基端方向規制部として機能する。また、両支持柱に係止部を形成するだけで、これらの係止部が先端方向規制部として機能する。このため、最小限の構成により両トーションスプリングの軸線方向の移動規制が可能となる。
　第５の態様として、第１のトーションスプリングの巻回部からの延設箇所を支持柱の先端側に向けて折曲形成すると共に、第２のトーションスプリングの巻回部からの延設箇所を支持柱の基端側に向けて折曲形成することが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、第１及び第２のトーションスプリングは支持柱の基端側または先端側に位置すると共に、短絡防止のために支持柱の軸線方向に互いに離間しているが、それぞれの巻回部からの延設箇所が折曲形成されることにより、支持柱の軸線方向において両スプリングの作用端の位置がより接近する。このため両ブラシの付勢状態がさらに近づけられて一層均等に摩耗させることが可能となる。
　第６の態様として、第１及び第２のトーションスプリングを同一部材、且つ同一形状とし、互いに反転した姿勢で対応する支持柱に巻回部を嵌め込むことが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、同一部材のトーションスプリングを使用することによりコスト低減が可能となる。
　第７の態様として、第１及び第２の支持柱の間に形成される間隙は、第１及び第２のトーションスプリングを形成する線材の太さよりも大きく、線材の太さの２倍よりも小さくすることが望ましい。
　このように構成したブラシホルダ装置によれば、トーションスプリングを所定の位置に配置しつつ、ブラシホルダ装置をより小型化することが可能となる。
　第８の態様として、請求項１乃至７の何れかに記載のブラシホルダ装置を搭載してＤＣモータを構成することが望ましい。
　このように構成したＤＣモータによれば、そのブラシホルダ装置により各請求項に記載した作用効果が得られる。
　本発明のブラシホルダ装置及びそれを搭載したＤＣモータによれば、ベース上に立設した支持柱の周辺の部材の占有面積を縮小でき、もってモータを小型化することができる。
実施形態のモータ１を示す断面図である。 ブラシホルダ装置をモータのリア側から見た平面図である。 図２のＡ矢視に相当するブラシホルダ装置の側面図である。 組立状態のブラシホルダ装置を示す斜視図である。 図４に対応するブラシホルダ装置の分解斜視図である。 両支持柱の間隙内でのスプリングの線材の配置状態を示す図３に対応する側面図である。 ベースを単体で示した図２に対応する平面図である。 ベースを単体で示した図３に対応する側面図である。 従来技術のブラシホルダ装置を示す平面図である。 従来技術と特許文献２の技術との支持柱の位置を比較した模式図である。
　以下、本発明を具体化したブラシホルダ装置、及びそれを搭載したＤＣモータの一実施形態を説明する。本実施形態のＤＣモータは一対のブラシをコミテータの回転軸線を中心としてベース上に９０°間隔で配置した４極モータとして構成され、自動車のパワーウインドウの駆動に用いられる。
　図１は本実施形態のモータ１を示す断面図であり、同図の下方が出力軸１ａを突出させたモータ１のフロント側に相当し、上方がモータ１のリア側に相当する。
　モータ１のハウジング２は、リア側に向けて開口する有底円筒状の金属ケース３をエンドプレート４により閉鎖して構成されている。金属ケース３の内周面には４極の磁界マグネット５が接着剤により固定され、これらの磁界マグネット５がステータ（固定子）として機能する。磁界マグネット５の内側にはロータ６（回転子）が配設され、ロータ６は回転軸７、アーマチャ８（電機子）及びコミテータ９（整流子）から構成されている。
　ロータ６の回転軸７のフロント側は金属ケース３に設けられた軸受１０により回転可能に支持され、回転軸７のリア側はエンドプレート４に設けられた軸受１１により回転可能に支持され、この回転軸７がハウジング２からフロント側に突出して出力軸１ａとしての役割を果たす。アーマチャ８は、回転軸７上に固定されたコア１２に巻線１３を巻回して構成され、コア１２の外周面と磁界マグネット５の内周面との間には磁気ギャップとして所定のクリアランスが形成されている。コミテータ９は回転軸７上のアーマチャ８のリア側に設けられると共に、図示はしないが巻線１３に対し電気的に接続されている。
　ハウジング２内には、コミテータ９を内包するようにブラシホルダ装置１５が配設されており、このブラシホルダ装置１５の構成について以下に説明する。
　図２はブラシホルダ装置１５をモータ１のリア側から見た平面図、図３は図２のＡ矢視に相当する側面図、図４はブラシホルダ装置１５を示す斜視図、図５は図４に対応する分解斜視図、図６は両支持柱の間隙内でのスプリングの線材の配置状態を示す図３に対応する側面図、図７はベースを単体で示した図２に対応する平面図、図８はベースを単体で示した図３に対応する側面図であり、図３～６，８では上方がモータ１のリア側である。
　ブラシホルダ装置１５は、モータ１のリア側に相当するベース１６の面（以下、ベース上と称する）にブラシホルダ１７やトーションスプリング２７，２８等の部材を組み付けて構成されている。全体としてベース１６は合成樹脂材料で製作された円盤状をなして金属ケース３の開口部付近に配設され、図２，４に示すように、中央に貫設された透孔１６ａ内にはロータ６のコミテータ９が挿通されてベース１６上より僅かにリア側に突出している。
　以下の説明では図４に示すように、コミテータ９の回転軸線Ｌｃに沿った方向を軸線方向、回転軸線Ｌｃに対して直交する方向を半径方向、回転軸線Ｌｃを中心として円弧を描く方向を円周方向としてベース１６上の方向を規定する。
　図２，４，５に示すように、ベース１６上には、コミテータ９の回転軸線Ｌｃを中心とした円周方向に９０°の角度をなすように一対のブラシホルダ１７が配置されている。各ブラシホルダ１７は金属材料で製作され、コミテータ９の半径方向の両側面、及びベース１６への対向面（図５の下面に相当）を開放された直方体状をなしている。ブラシホルダ１７にはベース１６側に向けて突出する一対の係止部１７ａが一体形成され、これらの係止部１７ａがベース１６に貫設された係止孔１６ｂ内に挿入されて裏面側で折曲されることにより、ベース１６上で互いに９０度配置となる所定位置に各ブラシホルダ１７が固定されている。
　各ブラシホルダ１７内にはベース１６の外周側から直方体状のカーボンブラシ１８（以下、単にブラシと称する）が挿入・保持され、各ブラシ１８はブラシホルダ１７に案内されて半径方向、即ちコミテータ９に直交する方向に摺動可能になっている。図２に示すように、各ブラシ１８の円周方向の一側面には電源供給のためのピグテール１９の一端がそれぞれ接続され、ピグテール１９の他端はベース１６上を延設されてフェライトコア２０の中心部を貫通し、ハンダ付け箇所２１を介して被覆リード線２２の一端にそれぞれ接続されている。各被覆リード線２２はベース１６の外周側に延設されて図示しないコネクタに接続され、このコネクタを介して外部から電源供給されるようになっている。
　ピグテール１９と被覆リード線２２のハンダ付け箇所２１にはコンデンサ２３の一端が接続され、コンデンサ２３の他端は金属ケース３に接続されている。これらのフェライトコア２０やコンデンサ２３はノイズ対策用の素子であり、図示はしないがベース１６上には、他にも焼損対策用のＰＴＣサーミスタやノイズ対策用のバリスタ等の各種素子が配置されている。
　また後述するように、モータ１の作動中に各ブラシ１８はコミテータ９の外周面との摺接により次第に摩耗し、ブラシ長の短縮に伴ってピグテール１９及びトーションスプリング２７，２８の作用端２７ｂ，２８ｂが次第にコミテータ９側に位置変位する。このため、これらの部材１９，２７ｂ，２８ｂとの干渉を避けるべく、各ブラシホルダ１７の円周方向の両側面にはスリット１７ｂが形成されている。
　ベース１６上の両ブラシホルダ１７の狭角領域（９０°内の領域）には、各ブラシホルダ１７に対して等距離で且つ互いに円周方向に僅かな間隙Ｇ1を挟んで隣接するように、一対の支持柱２５，２６がモータ１のリア側に向けて同一高さで立設されている。結果として図２，７に示すように、コミテータ９の回転軸線Ｌｃから外周方向に延設したブラシホルダ１７の狭角領域を２等分する仮想線Ｌａの両側で、各ブラシホルダ１７同士及び各支持柱２５，２６同士が互いに対称の位置関係となっている。これらの支持柱２５，２６はベース１６の成型時に一体形成されたものである。
　以下の説明では、図２の左側の支持柱を第１の支持柱２５、図２の右側の支持柱を第２の支持柱２６と称すると共に、これらの支持柱２５，２６を基準とする先端側（モータ１のリア側に相当）及び基端側（モータ１のフロント側に相当）に基づきベース１６上の方向を規定する。
　図５～８に示すように、ベース１６上の第１の支持柱２５の基端を取り囲む領域には、先端側に面する円弧状の座面２５ａ（第１のトーションスプリングに対する基端方向規制部）が凹設され、第１の支持柱２５の先端の外周面には、側方に向けて係止部２５ｂ（第２のトーションスプリングに対する先端方向規制部）が突設されている。
　また、第２の支持柱２６の先端側は第１の支持柱２５と同一径であり、その基端側には先端側よりも大径の拡径部２６ａが形成され、さらに拡径部２６ａの基端側にはより小径の縮径部２６ｂが形成されてベース１６の基端側の面（図８の下側の面）まで及んでいる。拡径部２６ａ及び縮径部２６ｂは部分的にベース１６と一体化し、これによりベース１６上で第２の支持柱２６が立設している。
　図７の平面視から判るように、拡径部２６ａの外周の第１の支持柱２５側は面取り２６ｃにより平坦に形成されており、拡径部２６ａの箇所においても上記した両支持柱２５，２６間の所定の間隙Ｇ1が確保されている。第２の支持柱２６の先端側と拡径部２６ａとの間は段差状をなし、結果として拡径部２６ａの先端には、平面視で円弧状をなす座面２６ｄ（第２のトーションスプリングに対する基端方向規制部）が先端側に面するように形成されている。
　拡径部２６ａの外周には、ベース１６の外周側に向けて突出する突条２６ｅが拡径部２６ａの軸線方向全体に延びるように形成されている。突条２６ｅの基端と縮径部２６ｂとの間は段差状をなし、これにより突条２６ｅの基端（拡径部２６ａの基端でもある）には、基端側に面するように係止部２６ｆ（第１のトーションスプリングに対する先端方向規制部）が形成されている。
　第１の支持柱２５には第１のトーションスプリング２７（以下、第１のスプリングと称する）が支持され、第２の支持柱２６には第２のトーションスプリング２８（以下、第２のスプリングと称する）が支持されている。図５に示すように、第１及び第２のスプリング２７，２８は、ピアノ線やばね用ステンレス鋼線等の線材をつる巻状に巻いて巻回部２７ａ，２８ａを形成し、巻回部２７ａ，２８ａから線材の一端を延設して作用端２７ｂ，２８ｂとし、同じく巻回部２７ａ，２８ａから線材の他端を延設して反力端２７ｃ，２８ｃとしている。
　本実施形態では、第１及び第２のスプリング２７，２８として同一部材、且つ同一形状のものを使用し、互いに反転した姿勢で対応する支持柱２５，２６に支持させている。
　第１及び第２のスプリング２７，２８の巻回部２７ａ，２８ａの内径は、第１の支持柱２５の外径及び第２の支持柱２６の拡径部２６ａよりも先端側の外径に比較して若干大きく設定されている。また、両支持柱２５,２６間に形成されている間隙Ｇ1は、スプリング２７，２８を形成する線材の太さよりも若干大きく、線材の太さの２倍よりも若干小さく設定されている。また、第１及び第２のスプリング２７，２８の巻回部２７ａ，２８ａの軸線方向（支持柱２５，２６の軸線方向でもある）の長さは、第１及び第２の支持柱２５，２６の長さの半分よりも若干短く設定されている。
　第１のスプリング２７の巻回部２７ａは、第１の支持柱２５に嵌め込まれてその基端をベース１６の座面２５ａ上に当接させ、同じく第２のスプリング２８の巻回部２８ａは、第２の支持柱２６に嵌め込まれてその基端を拡径部２６ａの座面２６ｄ上に当接させている。なお、第１の支持柱２５の先端には係止部２５ｂが突設されているため、第１の支持柱２５への第１のスプリング２７の嵌め込みは、巻回部２７ａを若干変形させて順次係止部２５ｂを乗り越えさせながら行われる。
　第１のスプリング２７の反力端２７ｃは、巻回部２７ａの基端側から延設されて第２の支持柱２６の縮径部２６ｂの外周面に掛止され、その反力端２７ｃの先端側には第２の支持柱２６の係止部２６ｆが位置している。このため図３，４に示すように、第１のスプリング２７は基端方向への移動をベース１６上の座面２５ａにより規制されると共に先端方向への移動を係止部２６ｆにより規制されて、第１の支持柱２５の軸線方向の基端側に位置している。
　また、第２のスプリング２８の反力端２８ｃは、巻回部２８ａの先端側から延設されて第１の支持柱２５の外周面に掛止され、その反力端２８ｃの先端側には第１の支持柱２５の係止部２５ｂが位置している。このため、第２のスプリング２８は基端方向への移動を拡径部２６ａの座面２６ｄにより規制されると共に先端方向への移動を係止部２５ｂにより規制されて、第２の支持柱２６の軸線方向の先端側に位置している。
　結果として、図３に示す側面視において第１及び第２のスプリング２７，２８が互い違いの位置関係になると共に、第１のスプリング２７の巻回部２７ａの先端側と第２のスプリング２８の巻回部２８ａの基端側とが支持柱２５，２６の軸線方向に互いに離間して間隙Ｇ2を形成している。このため図６に示すように、両スプリング２７，２８の巻回部２７ａ，２８ａを形成するそれぞれの線材は、両支持柱２５，２６の間隙Ｇ1内で互いに間隙Ｇ2だけ離間しながら支持柱２５，２６の軸線方向に直列配置されている。
　第１のスプリング２７の作用端２７ｂは巻回部２７ａの先端側から対応するブラシ１８へと延設されると共に、第１の支持柱２５の先端側に向けてクランク状に折曲形成されることにより先端側にオフセットされている。また、第２のスプリング２８の作用端２８ｂは巻回部２８ａの基端側から対応するブラシ１８へと延設されると共に、第２の支持柱２６の基端側に向けてクランク状に折曲形成されることにより基端側にオフセットされている。このため、支持柱２５，２６の軸線方向において両スプリング２７，２８の作用端２７ｂ，２８ｂの位置（より詳しくは、互いの線材の中心線）が一致している。
　なお、作用端２７ｂ，２８ｂをオフセットさせるための折曲形成は上記に限ることなく、任意に変更可能である。例えば巻回部２７ａ，２８ａから線材をブラシ１８に向けて延設する際の角度を、第１のスプリング２７の作用端２７ｂは若干先端側に設定し、第２のスプリング２８の作用端２８ｂは若干基端側に設定してもよい、この場合であっても同様の作用端２７ｂ，２８ｂのオフセットを達成できる。
　第１及び第２のスプリング２７，２８は、それぞれの巻回部２７ａ，２８ａにセット荷重が与えられた上で対応するブラシ１８の外周端に作用端２７ｂ，２８ｂを当接させている。結果として、巻回部２７ａ，２８ａの弾性により各スプリング２７，２８の作用端２７ｂ，２８ｂがブラシ１８をコミテータ９へと付勢すると共に、その反力は反力端２７ｃ，２８ｃが掛止された相手側の支持柱２５，２６により受け止められる。
　なお、図２に示すように、各スプリング２７，２８の巻回部２７ａ，２８ａの外周の作用端２７ｂ，２８ｂが引き出された箇所ａは、ブラシ１８の摺動方向においてブラシ１８の全長ｌの中間付近に位置し、次第に摩耗して短くなるブラシ１８を終始適切に付勢可能なように配慮されている。
　次に、本実施形態の特徴部分である支持柱２５，２６の周辺の各部材のレイアウトについて述べる。
　本実施形態の最も大きな特徴は、一対の支持柱２５，２６にそれぞれスプリング２７，２８を支持した上で、それぞれの作用端２７ｂ，２８ｂでブラシ１８を付勢したときの反力を受けるために、反力端２７ｃ，２８ｃを互いに相手側の支持柱２５，２６に掛止している点にある。
　このような両スプリング２７，２８による支持柱２５，２６の相互利用により、例えば図９に示す従来技術のように、スプリング２７，２８の反力端２７ｃ，２８ｃを掛止するための隔壁１０２を両支持柱２５，２６の間に設ける必要がなくなる。また、特許文献１の技術のように、隔壁に加えてガイド壁を設ける必要もなくなる。結果として隔壁１０２の厚み相当分だけ両支持柱２５，２６を接近でき、支持柱２５，２６の周辺の部材の占有面積を縮小することができる。
　また、各ブラシ１８に対する支持柱２５，２６の位置を個別に設定可能なため、可能な限りブラシ１８に近接した位置にそれぞれの支持柱２５，２６を配置できる。このため、支持柱を共用した特許文献２の技術のように、コミテータの回転軸線から支持柱が大きく離間することもなく、ベース１６の径を縮小できる。以上の要因によりブラシホルダ装置１５の小型化、ひいてはそれを搭載したモータ１の小型化を達成することができる。
　加えて本実施形態では、第１及び第２のスプリング２７，２８を互い違いの位置関係で配置すると共に、支持柱２５，２６の軸線方向に互いに離間させ、さらに第１のスプリング２７の巻回部２７ａの先端側から作用端２７ｂを延設して折曲形成により先端側にオフセットさせ、第２のスプリング２８の巻回部２８ａの基端側から作用端２８ｂを延設して折曲形成により基端側にオフセットさせている。
　第１及び第２のスプリング２７，２８が支持柱２５，２６の軸線方向に離間しているため、相互の接触によるスプリング２７，２８同士の短絡を確実に防止でき、その上で図６に示すように、第１及び第２の支持柱２５，２６の間隙Ｇ1内で両スプリング２７，２８の巻回部２７ａ，２８ａを形成する線材が支持柱２５，２６の軸線方向に直列配置されるため、両支持柱２５，２６を最大限に接近させることができる。
　即ち、単に両スプリング２７，２８を併設した場合であっても、本発明によれば図９の従来技術の隔壁１０２を省略することで隔壁の厚み相当分だけは両支持柱２５，２６を接近可能である。しかし、本実施形態のように両スプリング２７，２８を互い違いの位置関係にすれば、それぞれのスプリング２７，２８の線材が間隙Ｇ1内で直列配置されるため、線材の太さよりも若干広い程度の間隔まで両支持柱２５，２６を接近させることができる。また、両支持柱２５,２６間に形成されている間隙Ｇ1は、スプリング２７，２８を形成する線材の太さよりも若干大きく、線材の太さの２倍よりも若干小さい。よって、支持柱２５，２６の周辺の部材の占有面積を一層縮小してブラシホルダ装置１５、ひいてはモータ１を小型化することができる。
　また、両スプリング２７，２８自体は互い違いに配置されるものの、上記のような巻回部２７ａ，２８ａからの延設によって互いの作用端２７ｂ，２８ｂは支持柱２５，２６の軸線方向で接近しており、加えて折曲形成によるオフセットで両作用端２７ｂ，２８ｂの位置は軸線方向において一致している。その結果、両作用端２７ｂ，２８ｂは対応するブラシ１８の同一箇所に当接して同一条件の下で付勢可能となり、ブラシ１８を均等に摩耗させて本来の寿命を最大限に活用することができる。
　さらに、このような両スプリング２７，２８の互い違いの配置を実現するために、第１の支持柱２５の基端及び第２の支持柱２６の拡径部２６ａの先端にそれぞれ座面２５ａ，２６ｄを形成すると共に、第１の支持柱２５の先端及び第２の支持柱２６の突条２６ｅの基端にそれぞれ係止部２５ｂ，２６ｆを形成している。
　両支持柱２５の座面２５ａ，２６ｄに軸線方向の段差が生じて自ずと両スプリング２７，２８が互い違いの位置関係になると共に、それぞれの座面２５ａ，２６ｄ及び係止部２５ｂ，２６ｆによりスプリング２７，２８の軸線方向の移動を規制できる。結果として、最小限の構成により両スプリング２７，２８を互い違いの位置関係で配置した上で支持柱２５，２６からの離脱を防止でき、その製造コストを低減することができる。
　加えて、両スプリング２７，２８の互い違いの配置は、スプリング２７，２８を共通化できるという別の利点にもつながる。例えば、特許文献１の技術では左右対称のスプリングを並列配置しているが、仮に同一スプリングを反転させて使用したとすると、互いの作用端が支持柱の軸線方向に大幅にずれて互いのブラシへの当接箇所が大きく食い違うため、適切な付勢が望めなくなってしまう。
　これに対して本実施形態のような互い違いの配置では、同一スプリング２７，２８を反転させると互いの作用端２７ｂ，２８ｂが軸線方向にほぼ一致する上に、折曲形成によるオフセットも両作用端２７ｂ，２８ｂをさらに接近させる望ましい方向に作用する。即ち、両スプリング２７，２８を互い違いに配置した場合には弊害を生じることなく同一スプリング２７，２８を使用でき、これによりスプリング２７，２８の製造コストの低減、或いはベース１６への誤組付の防止等の種々の利点を得ることができる。
　加えて図３に示すように、第１の支持柱２５の座面２５ａをベース１６上に凹設しているため、第１のスプリング２７の巻回部２７ａの一部（軸線方向の約半分）がベース１６の上面よりも下方に位置してベース１６に埋設されることになる。このため座面２５ａを凹設しなかった場合に比較して、第１のスプリング２７をより低位置に配設できると共に、間隙Ｇ2を確保した上で第２のスプリング２８もより低位置に配設できる。結果として、支持柱２５，２６の軸線方向の長さを小さく抑えることができ、ブラシホルダ装置１５をより小型化することが可能となる。
　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、一対のブラシ１８を９０°配置したブラシホルダ装置１５、及びそれを搭載した自動車のパワーウインドウ用の４極ＤＣモータ１として具体化したが、モータ１の用途や形式についてはこれに限るものではなく任意に変更可能である。例えば、サンルーフやスライドドアを駆動するためのモータ、或いは電動工具用のモータ等に適用してもよい。
　また、ブラシ１８を１８０°配置した２極ＤＣモータに適用したり、或いはブラシ１８を４５°配置した８極ＤＣモータに適用したりしてもよい。さらに、ブラシ１８を６０°または１２０°配置した６極ＤＣモータに適用したりしてもよい。さらに、２対のブラシ１８（計４つ）をそれぞれ９０°配置した４極ＤＣモータに適用してもよく、この場合には、上記実施形態のブラシホルダ１７、支持柱２５，２６やスプリング２７，２８に関する構成をベース１６上にさらに１セット追加すればよい。
　また上記実施形態では、第１及び第２のスプリング２７，２８を互い違いに配置し且つ同一スプリング２７，２８を反転させて使用したが、必ずしもこれに限るものではない。例えば特許文献１の技術のように左右対称のスプリングを並列配置してもよく、この場合であっても、上記実施形態と同じく両スプリングの反力端を互いに相手側の支持柱２５，２６に掛止すれば同様の作用効果が得られる。
　また上記実施形態では、第１及び第２のスプリング２７，２８を互い違いに配置するだけでなく、短絡防止のために支持柱２５，２６の軸線方向に互いに離間させたが、両ブラシ１８間に絶縁対策を施した場合には必ずしも離間させる必要はない。具体的には、何れか一方或いは両方のスプリング２７，２８をエナメル等で絶縁コーティングしたり、或いは反力端２７ｃ，２８ｃが当接するブラシ１８の端部に絶縁材を貼着したりすればブラシ１８の絶縁を確保できるため、これらの場合には両スプリング２７，２８を接触した状態で配置してもよい。
　本発明は、自動車用パワーウインドウやサンルーフ、或いは電動工具等に用いられるモータに利用可能である。
　１　　　　　　　ＤＣモータ
　９　　　　　　　コミテータ
　１６　　　　　　ベース
　１７　　　　　　ブラシホルダ
　１８　　　　　　カーボンブラシ
　２５　　　　　　第１の支持柱
　２６　　　　　　第２の支持柱
　２５ａ,２６ｄ　 座面（基端方向規制部）
　２５ｂ,２６ｆ　 係止部（先端方向規制部）
　２７　　　　　　第１のトーションスプリング
　２８　　　　　　第２のトーションスプリング
　２７ａ，２８ａ　巻回部
　２７ｂ，２８ｂ　作用端
　２７ｃ，２８ｃ　反力端

Claims (8)

  1. 　ベース上に配置されてそれぞれコミテータの外周面に直交する方向にブラシを摺動可能に保持する一対のブラシホルダと、
    　上記一対のブラシホルダの間の領域内に隣り合って立設された第１及び第２の支持柱と、
    　上記各支持柱に巻回部をそれぞれ嵌め込み、該巻回部から延設された一端を作用端として各々ブラシに当接させると共に、上記巻回部から延設された他端を反力端として相手側の支持柱の外周面にそれぞれ掛止される第１及び第２のトーションスプリングと
    を備えたことを特徴とするブラシホルダ装置。
  2. 　上記第１の支持柱の基端側に上記第１のトーションスプリングを位置させると共に、上記第２の支持柱の先端側に上記第２のトーションスプリングを位置させ、各々のトーションスプリングを軸線方向に高さ違いの位置関係とし、上記第１のトーションスプリングの巻回部の上記先端側から上記作用端を延設し、上記第２のトーションスプリングの巻回部の上記基端側から上記作用端を延設した
    ことを特徴とする請求項１に記載のブラシホルダ装置。
  3. 　上記第１及び第２の支持柱にそれぞれ先端方向規制部及び基端方向規制部を形成して上記第１及び第２のトーションスプリングを移動規制することにより、各トーションスプリングを上記支持柱の基端側または先端側に位置させると共に該支持柱の軸線方向に互いに離間させた
    ことを特徴とする請求項２に記載のブラシホルダ装置。
  4. 　上記第１のトーションスプリングに対する上記基端方向規制部は、上記ベース上の上記第１の支持柱の基端に形成されて該第１のトーションスプリングの巻回部が当接する座面であり、
    　上記第２のトーションスプリングに対する上記基端方向規制部は、上記第２の支持柱の拡径部の先端に形成されて該第２のトーションスプリングの巻回部が当接する座面であり、
    　上記第１のトーションスプリングに対する上記先端方向規制部は、上記第２の支持柱の上記拡径部の基端に形成されて該第１のトーションスプリングの反力端の先端側に位置する係止部であり、
    　上記第２のトーションスプリングに対する上記先端方向規制部は、上記第１の支持柱の先端に形成されて該第２のトーションスプリングの反力端の先端側に位置する係止部である
    ことを特徴とする請求項３に記載のブラシホルダ装置。
  5. 　上記第１のトーションスプリングの上記巻回部からの延設箇所を上記支持柱の先端側に向けて折曲形成すると共に、上記第２のトーションスプリングの上記巻回部からの延設箇所を上記支持柱の基端側に向けて折曲形成した
    ことを特徴とする請求項３または４に記載のブラシホルダ装置。
  6. 　上記第１及び第２のトーションスプリングが同一部材、且つ同一形状のものであり、互いに反転した姿勢で対応する支持柱に巻回部を嵌め込まれた
    ことを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のブラシホルダ装置。
  7. 　上記第１及び第２の支持柱の間に形成される間隙は、上記トーションスプリングを形成する線材の太さよりも大きく、線材の太さの２倍よりも小さい
    ことを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載のブラシホルダ装置。
  8. 　請求項１乃至７の何れかに記載のブラシホルダ装置を搭載したＤＣモータ。
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