JP6480150B2 - ブラシ保持機構 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシ保持機構に関する。

従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。例えば、小型モータでは多くの分野でＤＣモータが用いられている。ＤＣモータでは、コミテータに摺動接触して電流をロータの巻線に流すためのブラシが用いられている。また、このようなブラシを径方向に摺動可能に保持するホルダが考案されている。

しかしながら、モータ駆動時にホルダ内でブラシが変位して振動すると、ノイズの原因となり、ブラシ寿命やモータ寿命を縮める要因となりうる。そこで、ホルダ内でのブラシの変位をある程度規制する必要がある。例えば、ホルダ内に収容されたブラシをホルダの内壁に向けて付勢する板バネを備えたブラシ保持装置が考案されている（特許文献１参照）。

実開平１−１６２７６５号公報

しかしながら、上述のブラシ保持装置では、ブラシの摺動方向に対して交差するスリップリングの周方向の移動は規制していない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホルダ内におけるブラシの所定方向の移動を規制する新たな技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のブラシ保持機構は、モータのコミテータに摺動接触するブラシと、ブラシを収容するホルダと、ブラシとともにホルダに挿入される規制部材と、を備える。規制部材は、ブラシをコミテータに向けて摺動可能に保持するとともに、ブラシをホルダの内壁に対してコミテータの周方向に付勢するように構成されている。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ホルダ内におけるブラシの所定方向の移動を規制できる。

実施の形態に係る直流モータの正面図である。 直流モータの分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 本実施の形態に係るブラシハウジングの要部を示す上面図である。 本実施の形態に係るブラシハウジングの要部を示す斜視図である。 図５と異なる方向から見たブラシハウジングの要部を示す斜視図である。 本実施の形態に係るブラシ保持機構を示す斜視図である。 ベースプレートおよびねじりバネを備えた本実施の形態に係るブラシ保持機構を示す斜視図である。 本実施の形態に係る規制部材の斜視図である。 図９とは異なる方向から見た規制部材の斜視図である。 図１１（ａ）は、図９に示す規制部材をＢ１方向から見た側面図、図１１（ｂ）は、図９に示す規制部材をＢ２方向から見た側面図である。 図１２（ａ）は、図９に示す規制部材をＢ３方向から見た上面図、図１２（ｂ）は、図９に示す規制部材をＢ４方向から見た正面図である。 図１３（ａ）は、本実施の形態に係るカーボンブラシの斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）とは異なる方向から見たカーボンブラシの斜視図である。 図１４（ａ）は、図１３（ａ）に示すカーボンブラシをＣ１方向から見た側面図、図１４（ｂ）は、図１３（ｂ）に示すカーボンブラシをＣ２方向から見た上面図である。 図１５（ａ）は、本実施の形態に係るブラシホルダの斜視図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）とは異なる方向から見たブラシホルダの斜視図である。 図１６（ａ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ１方向から見た上面図、図１６（ｂ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ２方向から見た側面図、図１６（ｃ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ３方向から見た側面図である。 図１７（ａ）は、カーボンブラシに規制部材を装着した状態を示す斜視図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）と異なる方向から見た斜視図である。 図１７（ａ）のブラシホルダおよび規制部材をＥ１方向から見た上面図である。 規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入する状態を説明するための上面図である。 規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入した状態のブラシ保持機構を説明するための模式図である。 本実施の形態に係るブラシ保持機構の側面図である。 図２２（ａ）は、本実施の形態に係る規制部材の一つの変形例を示す側面図、図２２（ｂ）は、本実施の形態に係る規制部材の他の変形例を示す側面図である。 本実施の形態の変形例に係るブラシ保持機構におけるブラシホルダの概略構成を示す斜視図である。 変形例に係る規制部材の一部を示す斜視図である。 変形例に係る規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入した状態のブラシ保持機構を説明するための模式図である。

本発明の一実施の形態に係るブラシ保持機構は、モータのコミテータに摺動接触するブラシと、ブラシを収容するホルダと、ブラシとともにホルダに挿入される規制部材と、を備えている。規制部材は、ブラシをコミテータに向けて摺動可能に保持するとともに、ブラシをホルダの内壁に対してコミテータの周方向に付勢するように構成されている。

この実施の形態によると、ホルダ内におけるブラシをホルダの内壁に対してコミテータの周方向に向けて付勢できる。そのため、コミテータとブラシが摺動接触する際にコミテータの周方向に係る力によって振動することが抑制され、ノイズの低減やブラシの長寿命化等に寄与する。

規制部材は、導電性材料で構成されていてもよい。また、規制部材およびホルダは、ブラシに給電する給電経路として構成されている。これにより、規制部材およびホルダを経由してブラシに安定的な給電が可能となる。

規制部材は、ブラシを保持（収容）するホルダ内におけるブラシの移動を規制するとともに、ブラシの対向する一対の側面を両側から挟むような形状で構成されていてもよい。また、規制部材は、一対の側面の一方と接する第１板部と、一対の側面の他方から離間する第２板部と、第１板部の基部と第２板部の基部とを連結する連結部と、を有してもよい。第２板部は、ブラシを挟んだ規制部材がホルダに挿入された場合に該ホルダの内壁に当接することで撓むように構成されており、撓んだ第２板部の復元力によって、ブラシをホルダの他の内壁に向けて付勢するよう構成されていてもよい。これにより、ホルダ内におけるブラシをホルダの内壁に向けて付勢できるため、ホルダ内におけるブラシの移動、特にホルダの内壁と交差する方向の移動を規制できる。

規制部材は、導電性の金属部材を加工したものであり、第１板部は、ホルダと接触する給電部を有してもよい。第２板部は、バネ部を有してもよい。これにより、簡易な構成で第２板部を撓ませることができる。また、ホルダから第１板部の給電部を介してブラシに給電することができる。ここで、給電部は、第１板部の一部を凸状に加工した形状であってもよい。また、規制部材は、板状の金属部材を所定形状で打ち抜き、曲げ加工やプレス加工で所望の形状にしてもよい。

連結部は、規制部材をブラシに固定する固定部であってもよい。これにより、規制部材をブラシに固定してから、規制部材と一緒にホルダに挿入できるため、組み立て作業性を向上できる。

第２板部は、連結部から該第２板部の先端に向かって幅が徐々に狭くなる領域を有してもよい。これにより、第２板部の復元力（弾性力）を弱めることが可能となり、コミテータに向けてのブラシの摺動を妨げずに、適切な付勢力によってブラシをホルダの内壁に向けて付勢できる。

第２板部は、ブラシを挟んだ規制部材がホルダに挿入される際に、ホルダに設けられたガイド部に当接しながら摺動する被ガイド部が先端に設けられていてもよい。これにより、ブラシを挟んだ規制部材をホルダに挿入する際の作業性を向上できる。

ブラシを挟んだ規制部材をホルダに挿入した際に、規制部材がホルダから抜け落ちないように、ホルダの一部と係止する係止部を更に有してもよい。これにより、ホルダに一度挿入されたブラシが再度抜け落ちることを防止できる。

ホルダは、ブラシが挿入される側の開口縁部に、第２板部の被ガイド部をガイドするガイド部が形成されていてもよい。ガイド部は、第２板部が撓んでいない状態で被ガイド部が当接するように開口縁部から外側に向かって広がるように斜めに形成されていてもよい。これにより、ブラシを挟んだ規制部材を作業者が撓ませることなく、容易にホルダに挿入することができる。

ホルダは、第１板部または第２板部と対向する側面に、係止部が干渉せずに移動できるスリットが、ブラシが挿入される側の開口縁部から途中まで形成されていてもよい。係止部は、スリットの終端部で係止されるように構成されていてもよい。これにより、ホルダに一度挿入されたブラシが再度抜け落ちることを防止できる。

ブラシをコミテータに向けて付勢する弾性部材を更に備えてもよい。弾性部材は、ブラシのコミテータと接触する先端部と反対側の後端部の中央部を付勢するように構成されていてもよい。これにより、弾性部材は、ブラシの摺動方向に近い角度でブラシの後端部を付勢できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（直流モータ）
はじめに、直流モータ（以下、適宜「モータ」という。）の概略構成を説明する。図１は、実施の形態に係る直流モータの正面図である。図２は、直流モータの分解斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図１〜図３に示すモータの構成は、あくまでも例示であり、本実施の形態に係る電機子の構成がこれに限られるものではない。

図１および図２に示すように、モータ１０は、筒状のハウジング１２の内部に回転子１４が収容されて構成されている。ハウジング１２は、有底筒状の金属ケース１６と、筒状の樹脂製のブラシハウジング１８とを組み付けて構成される。金属ケース１６は、磁気回路を形成するヨークとしても機能し、その内周面には筒状の界磁マグネット（単に「マグネット」という）２０が固定され、共に固定子を構成している。本実施の形態に係るマグネット２０は２極であるが、極数や配置はこれに限られない。金属ケース１６の底部中央にはボス部１７が外方にやや突出するように形成され、後述する軸受を収容している。

回転子１４は、回転軸となるシャフト２２の一端側半部に、電機子２４、コミテータ２６、検出用マグネット２８等が設けられて構成される。ブラシハウジング１８には、コミテータ２６に対向配置される一対のカーボンブラシ３０が配設されている。ブラシハウジング１８には、図示しない電装品と電気的に接続するためのコネクタ３２が着脱可能に取り付けられる。

ブラシハウジング１８は、コネクタ３２を取り付けたブラシハウジング組立て体の状態で金属ケース１６に挿入されるようにして組み付けられる。金属ケース１６の開口端近傍の側面には切り欠き部３４，３５が設けられており、ブラシハウジング組立体を組み付ける際にコネクタ３２およびブラシハウジング１８の所定箇所が切り欠き部３４，３５の各基端部にそれぞれ係止されることにより適切な位置決めがなされる。

このようにブラシハウジング組立体を組み付けた後、金属ケース１６の開口部をエンドプレート３６により封止する。エンドプレート３６は、金属ケース１６の開口部とほぼ同形状の外形を有し、その開口部に挿通嵌合される。エンドプレート３６は、金属ケース１６内に挿入された後にエンドプレート３６の開口端が内方に加締められることにより、金属ケース１６に対して固定される。エンドプレート３６の周縁部には互いに反対側に延出する一対のフランジ部３８が設けられ、各フランジ部３８が電装品への取付け部を形成している。

エンドプレート３６の中央にはボス部３９が外方にやや突出するように形成され、リング状であって潤滑用のオイルを含浸したいわゆるオイルレスメタルからなる滑り軸受３７が圧入されている。ボス部３９の底部にはその滑り軸受３７と同軸状に挿通孔が設けられている。シャフト２２の他端側半部は、この挿通孔を貫通して外部に露出し、図示しないギア等を介して駆動対象に接続される。

図３に示すように、金属ケース１６、ブラシハウジング１８、およびコネクタ３２に囲まれるようにしてハウジング１２の内部空間が形成される。エンドプレート３６のボス部３９には上述した滑り軸受３７が圧入され、シャフト２２の挿通孔４０近傍の部分を回転自在に軸支している。一方、金属ケース１６のボス部１７には、滑り軸受であって外形形状が球形である球形滑り軸受４１が同軸状に内挿嵌合された有底筒状の軸受ホルダ４２が配置されている。球形滑り軸受４１は、シャフト２２の一端部に圧入されている。軸受ホルダ４２の底部中央には断面三角形状の凸部４３が設けられ、ボス部１７の底部に設けられた同形状の凹部４４に嵌合することで、その軸線周りの回動が阻止されている。

電機子２４は、シャフト２２に圧入されたコア４６と、コア４６に巻回された巻線４８を含んで構成されており、コア４６の外周面がマグネット２０の内周面と所定のクリアランス（磁気ギャップ）をあけて対向配置されている。

シャフト２２における電機子２４と滑り軸受３７との間には、電機子２４側から順にコミテータ２６、検出用マグネット２８、ブッシュ５０が並設されている。コミテータ２６は、円筒状をなし、コネクタ３２が金属ケース１６に組み付けられた際にカーボンブラシ３０に対向配置される位置にてシャフト２２に圧入されている。ブラシハウジング１８には筒状のブラシホルダ３１が固定されており、カーボンブラシ３０は、このブラシホルダ３１に内挿されて支持されている。

検出用マグネット２８は、コミテータ２６よりも外径がやや小さな円筒状をなし、コミテータ２６に軸線方向に当接するようにシャフト２２に挿通されている。コネクタ３２の下面にはホール素子５２が配設されており、コネクタ３２が金属ケース１６に組み付けられた際には、そのホール素子５２が検出用マグネット２８に対向配置される。検出用マグネット２８がコミテータ２６よりもやや小さく構成されることで、シャフト２２が他端側からブラシハウジング１８に挿通される際に検出用マグネット２８がカーボンブラシ３０に干渉するのが防止される。また、検出用マグネット２８をコミテータ２６よりも小さな範囲で大きくすることで、ホール素子５２に近接配置できるようにされている。

検出用マグネット２８は、回転に伴ってその外周面にＮ極とＳ極とが交互に現れるように２極に着磁されており、ホール素子５２がその検出用マグネット２８の回転に伴う磁極の切り替わり（境界）を検出してパルス信号を出力する。所定期間におけるそのパルス信号の数を取得することにより、モータ１０の回転数を検出することができる。なお、本実施の形態では検出用マグネット２８を２極着磁としたが、例えば４極着磁等その他の偶数極数に設定してもよい。

検出用マグネット２８のブッシュ５０との対向面には、断面四角形状の凹部５４が設けられている。一方、ブッシュ５０は、その凹部５４と相補形状の外形を有する段付柱状をなしている。ブッシュ５０は、その先端部を凹部５４に嵌合させるようにシャフト２２に圧入されており、その結果、検出用マグネット２８のシャフト２２に対する回転が防止されている。ブッシュ５０は、鉄などの磁性材料からなり、検出用マグネット２８の磁力を安定化させるバックヨークとしても機能する。

（ブラシハウジング）
図４は、本実施の形態に係るブラシハウジングの要部を示す上面図である。図５は、本実施の形態に係るブラシハウジングの要部を示す斜視図である。図６は、図５と異なる方向から見たブラシハウジングの要部を示す斜視図である。図４乃至図６では、ブラシハウジングの一部を示している。

図４に示すように、ブラシハウジング１８は有底筒状をなし、金属ケース１６と同様に四角形状の断面の角部が湾曲状に形成されている。ブラシハウジング１８の中央にはその軸線方向にシャフト２２を挿通可能な円孔が形成されており、その周囲に各種機能部品がスペースを有効利用するよう最適配置されている。

すなわち、ブラシハウジング１８の図４の左右下方の角部には、周方向に９０度をなすように一対の筒状のブラシホルダ３１がベースプレート３３を介して固定されている。そして、ブラシホルダ３１とベースプレート３３とで形成された筒状の内部空間にカーボンブラシ３０が摺動可能に収容されている。ブラシホルダ３１は、導電性金属からなる断面四角形状の長尺筒状部を有しており、ブラシハウジング１８の軸中心からその半径方向に沿って延びるように配設されている。ブラシホルダ３１の形状の詳細については後述する。

カーボンブラシ３０は、長方形状の断面を有する長尺角柱状をなし、ブラシホルダ３１に摺動可能に内挿され支持されている。それにより、金属ケース１６、回転子１４、ブラシハウジング組立体が組み付けられた際には、カーボンブラシ３０が、ブラシハウジング１８の角部とコミテータ２６の軸中心とをつなぐ線上に延びるように配置されるようになる。

ブラシホルダ３１と側面部との間のスペースには、ねじりバネ７０が配設されている。ねじりバネ７０は、その巻回部７１がブラシハウジング１８の側面部に近接配置されたボス部６８に挿通されて支持され、その巻回部７１から延出する一端部７２がカーボンブラシ３０の後端部に当接される。巻回部７１から延出する他端部７３は、ブラシホルダ３１の一部に係止されている。ねじりバネ７０は、その巻回部７１にて付勢力を蓄積し、一端部７２がその付勢力をカーボンブラシ３０に伝達してコミテータ２６側に付勢する。

（ブラシ保持機構）
図７は、本実施の形態に係るブラシ保持機構を示す斜視図である。図８は、ベースプレートおよびねじりバネを備えた本実施の形態に係るブラシ保持機構を示す斜視図である。本実施の形態に係るブラシ保持機構１００は、モータ１０のコミテータ２６に摺動接触する柱状のカーボンブラシ３０と、カーボンブラシ３０を収容するブラシホルダ３１と、後述する規制部材５６と、カーボンブラシ３０をコミテータ２６に向けて付勢するねじりバネ７０と、ブラシホルダ３１の足が挿入されるベースプレート３３と、を備える。これにより、ブラシホルダ３１内におけるカーボンブラシ３０の所定方向の移動、特にブラシホルダ３１の内壁と交差する方向の移動を規制できる。

弾性部材であるねじりバネ７０は、カーボンブラシ３０のコミテータ２６と接触する先端部３０ａと反対側の後端部３０ｂの中央部３０ｂ１を付勢するように、形状や配置が設定されている。これにより、ねじりバネ７０は、カーボンブラシ３０の摺動方向Ｘに近い方向でカーボンブラシ３０の後端部３０ｂを付勢できる。

（規制部材）
図９は、本実施の形態に係る規制部材の斜視図である。図１０は、図９とは異なる方向から見た規制部材の斜視図である。図１１（ａ）は、図９に示す規制部材をＢ１方向から見た側面図、図１１（ｂ）は、図９に示す規制部材をＢ２方向から見た側面図である。図１２（ａ）は、図９に示す規制部材をＢ３方向から見た上面図、図１２（ｂ）は、図９に示す規制部材をＢ４方向から見た正面図である。

本実施の形態に規制部材５６は、カーボンブラシ３０を収容するブラシホルダ３１内におけるカーボンブラシ３０の移動を規制する部材である。規制部材５６は、カーボンブラシ３０の対向する一対の側面を両側から挟むような形状で構成されており、一対の側面の一方と接する第１板部５８と、一対の側面の他方から離間する第２板部６０と、第１板部５８の基部５８ａと第２板部６０の基部６０ａとを連結する連結部６２と、を有する。第２板部６０は、外力によって撓むような形状に加工されており、バネ性を持たせた板バネ部として機能する。これにより、簡易な構成で第２板部６０の一部を撓ませることができる。また、第２板部６０には後述するブラシホルダのガイド部によりガイドされる被ガイド部６０ｂが形成されている。

規制部材５６は、導電性の金属部材を加工したものである。例えば、規制部材５６は、板状の金属部材を所定形状で打ち抜き、曲げ加工やプレス加工で所望の形状にすることで製造される。あるいは、所定形状の複数の部材を溶接や接着で一部材としてもよい。第１板部５８は、ブラシホルダ３１と接触する給電部５８ｂを有している。給電部５８ｂは、第１板部５８の一部がプレス加工等により外側に凸状に突出するように形成された部分である。

（ブラシ）
図１３（ａ）は、本実施の形態に係るカーボンブラシの斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）とは異なる方向から見たカーボンブラシの斜視図である。図１４（ａ）は、図１３（ａ）に示すカーボンブラシをＣ１方向から見た側面図、図１４（ｂ）は、図１３（ｂ）に示すカーボンブラシをＣ２方向から見た上面図である。

図１３および図１４に示すように、カーボンブラシ３０は、全体が略直方体で柱状である。カーボンブラシ３０は、例えば、カーボンの粉末を圧縮成形し、加熱することで製造される。本実施の形態に係るカーボンブラシ３０は、先端部３０ａに近い側の幅Ｗ１が広く、後端部３０ｂに近い側の幅Ｗ２が狭くなっている。

後端部３０ｂに近い幅の狭い領域Ｒ１は、規制部材５６が装着される。領域Ｒ１の側面３０ｃは、規制部材５６が装着された状態で規制部材５６の第１板部５８と接する。後端部３０ｂの中央部３０ｂ１には、ねじりバネ７０の一端部７２が付勢する凹溝３０ｅが幅方向に形成されている。凹溝３０ｅの上下には、装着された規制部材５６が上下方向にずれないように、連結部６２と係合する一対の突条部３０ｆが形成されている。

（ブラシホルダ）
図１５（ａ）は、本実施の形態に係るブラシホルダの斜視図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）とは異なる方向から見たブラシホルダの斜視図である。図１６（ａ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ１方向から見た上面図、図１６（ｂ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ２方向から見た側面図、図１６（ｃ）は、図１５（ａ）に示すブラシホルダをＤ３方向から見た側面図である。

ブラシホルダ３１は、例えば、導電部材である銅や真鍮等の板状の導電部材を所定形状に打ち抜き、曲げ加工で形成される。ブラシホルダ３１は、ベースプレート３３に挿入される３つの脚部３１ａ１〜３１ａ３を有する。また、ブラシホルダ３１は、カーボンブラシ３０が挿入される側の開口部３１ｂの縁部に、規制部材５６の第２板部６０の被ガイド部６０ｂ（図９乃至図１２参照）をガイドするガイド部３１ｃが形成されている。また、ガイド部３１ｃは、第２板部６０が撓んでいない状態で被ガイド部６０ｂが当接するように開口部３１ｂの縁部から外側に向かって広がるように斜めに形成されている。

また、ブラシホルダ３１は、規制部材５６の第１板部５８と対向する側面３１ｄに、規制部材５６の係止部５８ｃが干渉せずに移動できるスリット３１ｅが形成されている。スリット３１ｅは、開口部３１ｂから反対側の開口部に向けて途中まで形成されている。本実施の形態に係るブラシホルダ３１は、側面３１ｄの一部が脚部３１ａ１，３１ａ２を兼ねており、側面３１ｄと対向する側面３１ｆの一部が脚部３１ａ３を兼ねている。前述のガイド部３１ｃは、側面３１ｆの縁部から形成されている。

また、ブラシホルダ３１は、側面３１ｄと側面３１ｆとを連結している上面３１ｇを有している。上面３１ｇには、ねじりバネ７０の他端部７３が係止される鉤状の係止部３１ｈが設けられている。

（ブラシ保持機構）
次に、カーボンブラシ３０、ブラシホルダ３１および規制部材５６を用いたブラシ保持機構について説明する。図１７（ａ）は、カーボンブラシに規制部材を装着した状態を示す斜視図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）と異なる方向から見た斜視図である。図１８は、図１７（ａ）のブラシホルダおよび規制部材をＥ１方向から見た上面図である。

規制部材５６をカーボンブラシ３０に装着される際に、連結部６２がカーボンブラシ３０の後端部３０ｂに嵌合することで、規制部材５６がカーボンブラシ３０に固定される。つまり、連結部６２は固定部として機能する。これにより、規制部材５６をカーボンブラシ３０に固定してから、カーボンブラシ３０を規制部材５６と一緒にブラシホルダ３１に挿入できるため、組み立て作業性を向上できる。

規制部材５６の第１板部５８は、自由端の先端５８ｄが外側に折れ曲がって形成されている。これにより、カーボンブラシ３０に規制部材５６を装着する際に、第１板部５８によってカーボンブラシ３０が削れることを抑制できる。

図１９は、規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入する状態を説明するための上面図である。図２０は、規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入した状態のブラシ保持機構を説明するための模式図である。図２１は、本実施の形態に係るブラシ保持機構の側面図である。

図１９に示すように、第２板部６０は、カーボンブラシ３０を挟んだ規制部材５６がブラシホルダ３１に挿入される際に、ブラシホルダ３１に設けられたガイド部３１ｃに当接しながら摺動する被ガイド部６０ｂが先端に設けられている。規制部材５６がブラシホルダ３１に徐々に挿入されると、被ガイド部６０ｂがガイド部３１ｃにガイドされながら内側に変位することで、第２板部６０が徐々に撓むことになる。これにより、カーボンブラシ３０を挟んだ規制部材５６を作業者が撓ませることなく、容易にブラシホルダ３１に挿入することができる。つまり、予め第２板部６０を撓ませてブラシホルダ３１に挿入する必要がなく、カーボンブラシ３０を挟んだ規制部材５６をブラシホルダ３１に挿入する際の作業性を向上できる。

カーボンブラシ３０を挟んだ規制部材５６をブラシホルダ３１の所定の位置まで挿入すると、図２０に示すように、第２板部６０は、ブラシホルダ３１の内壁３１ｋに当接することで撓むように構成されている。そして、規制部材５６は、撓んだ第２板部６０の復元力によって、カーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の他の内壁３１ｍに向けて付勢するよう構成されている。

このように、本実施の形態に係る規制部材５６によると、ブラシホルダ３１内におけるカーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の内壁３１ｍに向けて付勢できるため、ブラシホルダ３１内におけるカーボンブラシ３０の移動、特にブラシホルダ３１の内壁３１ｍと交差する方向の移動を規制できる。この際、第１板部５８の給電部５８ｂが内壁３１ｍに押しつけられるため、ブラシホルダ３１と給電部５８ｂが常に安定して接触することとなり、ベースプレート３３からブラシホルダ３１、規制部材５６を経由してカーボンブラシ３０に安定的な給電が可能となる。

従来は、カーボンブラシとブラシホルダの接点が不安定なため、ベースプレートとカーボンブラシをピグテール線で接続して安定的な給電を保障していた。このため、ピグテール線を用いた給電が不要となり、ピグテール線の一端をカーボンブラシと接続する工程や、ピグテール線の他端をターミナルまで配線する工程等が不要となり、部品コストや製造コストの低減が可能となる。

なお、第２板部６０は、図１１（ａ）に示すように、連結部６２から先端の被ガイド部６０ｂに向かって幅が徐々に狭くなる領域を有している。これにより、第２板部６０の復元力（弾性力）を弱めることが可能となり、コミテータ２６に向けてのカーボンブラシ３０の摺動を妨げずに、適切な付勢力によってカーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の内壁３１ｍに向けて付勢できる。なお、内壁３１ｍと接触するのは、第１板部５８の一部である給電部５８ｂであるため、接触抵抗を低減できる。

また、規制部材５６は、カーボンブラシ３０を挟んだ状態でブラシホルダ３１に挿入された際に、規制部材５６がブラシホルダ３１から抜け落ちないように、ブラシホルダ３１の一部と係止する係止部５８ｃを有している。係止部５８ｃは、図２１に示すように、スリット３１ｅの終端部３１ｅ１で係止されるように構成されている。これにより、ブラシホルダ３１に一度挿入されたカーボンブラシ３０が、そのまま押し込まれて再度抜け落ちることを防止できる。

上述のように、本実施の形態に係る規制部材５６は、カーボンブラシ３０をコミテータ２６に向けて摺動可能に保持するとともに、カーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の内壁に対してコミテータの周方向に付勢するように構成されている。これにより、ブラシホルダ３１内におけるカーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の内壁に対してコミテータ２６の周方向に向けて付勢できる。そのため、コミテータ２６とカーボンブラシ３０が摺動接触する際にコミテータ２６の周方向に係る力によってカーボンブラシ３０が振動することが抑制され、ノイズの低減等に寄与する。

図２２（ａ）は、本実施の形態に係る規制部材の一つの変形例を示す側面図、図２２（ｂ）は、本実施の形態に係る規制部材の他の変形例を示す側面図である。なお、上述の規制部材と同様の構成については説明を適宜省略する。

図２２（ａ）に示す規制部材７４は、カーボンブラシ３０の対向する一対の側面を両側から挟むような形状で構成されており、一対の側面の一方と接する第１板部７６と、一対の側面の他方から離間する第２板部７８と、第１板部７６の基部７６ａと第２板部７８の基部７８ａとを連結する連結部８０と、を有する。第２板部７８は、外力によって撓むような形状に加工されており、バネ性を持たせた板バネ部として機能する。これにより、簡易な構成で第２板部７８の一部を撓ませることができる。また、第２板部７８には前述のブラシホルダ３１のガイド部３１ｃによりガイドされる被ガイド部７８ｂが形成されている。第２板部７８は、図１１に示す規制部材５６と比較して、ブラシホルダ３１の内壁と当接する当接部７８ｃが大きい（長い）。そのため、規制部材７４が装着されたカーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の内壁に押し付ける際の付勢力を大きくできる。また、カーボンブラシ３０がブラシホルダ３１内で傾きにくくなる。

図２２（ｂ）に示す規制部材８２は、カーボンブラシ３０の対向する一対の側面を両側から挟むような形状で構成されており、一対の側面の一方と接する第１板部８４と、一対の側面の他方から離間する第２板部８６と、第１板部８４の基部８４ａと第２板部８６の基部８６ａとを連結する連結部８８と、を有する。第２板部８６は、外力によって撓むような形状に加工されており、バネ性を持たせた板バネ部として機能する。これにより、簡易な構成で第２板部８６の一部を撓ませることができる。また、第２板部８６には前述のブラシホルダ３１のガイド部３１ｃによりガイドされる２つの被ガイド部８６ｂが形成されている。第２板部８６は、図１１に示す規制部材５６と比較して、ブラシホルダ３１の内壁と当接する当接部７８ｃが２つに分かれている。そのため、規制部材８２が装着されたカーボンブラシ３０がブラシホルダ３１内で傾きにくくなる。

図２３は、本実施の形態の変形例に係るブラシ保持機構におけるブラシホルダの概略構成を示す斜視図である。図２４は、変形例に係る規制部材の一部を示す斜視図である。図２５は、変形例に係る規制部材が装着されたカーボンブラシをブラシホルダに挿入した状態のブラシ保持機構を説明するための模式図である。

変形例に係る規制部材は、第１規制部材９０および第２規制部材９２に分離されている。第１規制部材９０は、ブラシホルダ内でのブラシの移動を規制する機能を有する。また、第２規制部材９２は、ブラシホルダ３１からカーボンブラシ３０への給電機能を有する。なお、第２規制部材９２については、前述の規制部材７４の対応部分とほぼ同じ形状を有している。

第１規制部材９０は、板状の部材を折り曲げた形状であり、ブラシホルダ３１のガイド部３１ｃに固定される固定部９０ａと、折り曲げ部９０ｂを挟んで固定部９０ａと反対側にある弾性部９０ｃと、を有する。弾性部９０ｃは、端部にある第１付勢部９０ｄと、弾性部９０ｃの一部を切り起こした第２付勢部９０ｅと、を有する。

第２規制部材９２を装着したカーボンブラシ３０を、第１規制部材９０がガイド部３１ｃに固定されたブラシホルダ３１の所定の位置まで挿入すると、図２５に示すように、第１付勢部９０ｄおよび第２付勢部９０ｅは、カーボンブラシ３０の側面３０ｄに当接することで撓むように構成されている。そして、第１規制部材９０は、撓んだ第１付勢部９０ｄや第２付勢部９０ｅの復元力によって、カーボンブラシ３０をブラシホルダ３１の他の内壁３１ｍに向けて付勢するよう構成されている。この際、カーボンブラシ３０に装着された第２規制部材９２の給電部５８ｂが内壁３１ｍと接触することで、カーボンブラシ３０とブラシホルダ３１との安定した導通が実現する。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ モータ、 １２ ハウジング、 １４ 回転子、 １６ 金属ケース、 １８ ブラシハウジング、 ２０ マグネット、 ２２ シャフト、 ２４ 電機子、 ２６ コミテータ、 ３０ カーボンブラシ、 ３０ａ 先端部、 ３０ｂ 後端部、 ３０ｃ 側面、 ３０ｅ 凹溝、 ３０ｆ 突条部、 ３１ ブラシホルダ、 ３１ｂ 開口部、 ３１ｃ ガイド部、 ３１ｄ 側面、 ３１ｅ スリット、 ３１ｆ 側面、 ３１ｇ 上面、 ３１ｈ 係止部、 ３１ｋ，３１ｍ 内壁、 ５６ 規制部材、 ５８ 第１板部、 ５８ａ 基部、 ５８ｂ 給電部、 ５８ｃ 係止部、 ５８ｄ 先端、 ６０ 第２板部、 ６０ａ 基部、 ６０ｂ 被ガイド部、 ６２ 連結部、 ７０ ねじりバネ、 ７１ 巻回部、 ７２ 一端部、 ７３ 他端部、 １００ ブラシ保持機構。

Claims (11)

1. モータのコミテータに摺動接触するブラシと、
   前記ブラシを収容するホルダと、
   前記ブラシとともに前記ホルダに挿入され、前記ホルダの内部で前記ブラシとともに移動する規制部材と、を備え、
   前記規制部材は、前記ブラシをコミテータに向けて摺動可能に保持するとともに、前記ブラシを前記ホルダの内壁に対してコミテータの周方向に付勢するように構成されていることを特徴とするブラシ保持機構。
2. 前記規制部材は、導電性材料で構成されており、
   前記規制部材および前記ホルダは、前記ブラシに給電する給電経路として構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のブラシ保持機構。
3. 前記規制部材は、ブラシを収容するホルダ内におけるブラシの移動を規制するとともに、ブラシの対向する一対の側面を両側から挟むような形状で構成されており、
   前記一対の側面の一方と接する第１基部を有する第１板部と、
   前記一対の側面の他方と接する第２基部と、該第２基部から先端に向かって前記一対の側面の他方から離間する離間部と、を有する第２板部と、
   前記第１基部と前記第２基部とを連結する連結部と、を有し、
   前記離間部は、ブラシを挟んだ規制部材がホルダに挿入された場合に該ホルダの内壁に当接することで撓む板バネ部であり、
   前記板バネ部の復元力によって、ブラシをホルダの他の内壁に向けて付勢していることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシ保持機構。
4. 前記規制部材は、導電性の金属部材を加工したものであり、
   前記第１板部は、ホルダと接触する給電部を有し、
   前記第２板部は、バネ部を有することを特徴とする請求項３に記載のブラシ保持機構。
5. 前記連結部は、前記規制部材をブラシに固定する固定部であることを特徴とする請求項３または４に記載のブラシ保持機構。
6. 前記第２板部は、前記連結部から該第２板部の先端に向かって幅が徐々に狭くなる領域を有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のブラシ保持機構。
7. 前記第２板部は、ブラシを挟んだ規制部材がホルダに挿入される際に、ホルダに設けられたガイド部に当接しながら摺動する被ガイド部が先端に設けられていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のブラシ保持機構。
8. ブラシを挟んだ規制部材をホルダに挿入した際に、規制部材がホルダから抜け落ちないように、ホルダの一部と係止する係止部を更に有することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のブラシ保持機構。
9. 前記ホルダは、前記ブラシが挿入される側の開口縁部に、前記第２板部の被ガイド部をガイドするガイド部が形成されており、
   前記ガイド部は、前記第２板部が撓んでいない状態で前記被ガイド部が当接するように前記開口縁部から外側に向かって広がるように斜めに形成されていることを特徴とする請求項７に記載のブラシ保持機構。
10. 前記ホルダは、前記第１板部または前記第２板部と対向する側面に、前記係止部が干渉せずに移動できるスリットが、前記ブラシが挿入される側の開口縁部から途中まで形成されており、
    前記係止部は、前記スリットの終端部で係止されるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のブラシ保持機構。
11. 前記ブラシをコミテータに向けて付勢する弾性部材を更に備え、
    前記弾性部材は、前記ブラシのコミテータと接触する先端部と反対側の後端部の中央部を付勢するように構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のブラシ保持機構。

Images