(57)【要約】【課題】位置合わせが不要でありながら、低い加圧荷重にてカートリッジとセグメントを密着可能な工具を提供する。【解決手段】セグメント３を形成する金属片をカートリッジ２１に装着し、パンチ２５によって金属片を押圧してカートリッジ密着工程を行う。カートリッジ２１上には、放射状に形成され金属片の間に配置される突起２２が形成され、金属片の周方向の移動を規制する。カートリッジ２１の外周部には金属片の端部が当接する外周壁２４が形成され、金属片の径方向の移動を規制する。パンチ２５には、カートリッジ２１と対向する面に２重の環状突起２７ａ，２７ｂが形成されている。環状突起２７ａ，２７ｂを金属片に押接し、カートリッジ２１の突起２２に金属片の側面を密着させる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂によって円盤状に形成されたホルダ部と、前記ホルダ部の軸方向一端面に周方向に沿って配設された複数のセグメントとを有してなる偏平型コンミテータの製造方法であって、
前記セグメントを形成する金属片を、前記金属片の間に配置され前記金属片の周方向の移動を規制する周方向移動規制部と、前記金属片の径方向端部に配置され前記金属片の径方向の移動を規制する径方向移動規制部とを備えるカートリッジに装着する工程と、
前記カートリッジと対向する面に複数の環状押圧部が形成されたパンチによって前記金属片を押圧し、前記カートリッジの前記周方向移動規制部に前記金属片を密着させる工程とを有することを特徴とする偏平型コンミテータ製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の偏平型コンミテータ製造方法において、前記周方向移動規制部は、前記カートリッジ上に放射状に形成された突起であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の偏平型コンミテータ製造方法において、前記径方向移動規制部は、前記カートリッジの外周部に設けられ、前記金属片の外周部に当接する壁体であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の偏平型コンミテータ製造方法において、前記環状押圧部は、前記パンチの前記カートリッジ対向面に形成された環状突起であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造方法。
【請求項５】
合成樹脂によって円盤状に形成されたホルダ部と、前記ホルダ部の軸方向一端面に周方向に沿って配設された複数のセグメントとを有してなる偏平型コンミテータの製造装置であって、
前記セグメントを形成する金属片を収容し、前記金属片の間に配置され前記金属片の周方向の移動を規制する周方向移動規制部と、前記金属片の径方向端部に配置され前記金属片の径方向の移動を規制する径方向移動規制部とを備えるカートリッジと、
前記カートリッジと対向する面に前記金属片と押接される複数の環状押圧部が形成されたパンチとを有することを特徴とする偏平型コンミテータ製造装置。
【請求項６】
請求項５記載の偏平型コンミテータ製造装置において、前記周方向移動規制部は、前記カートリッジ上に放射状に形成された突起であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の偏平型コンミテータ製造装置において、前記径方向移動規制部は、前記カートリッジの外周部に設けられ、前記金属片の外周部に当接する壁体であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造装置。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか１項に記載の偏平型コンミテータの製造装置において、前記環状押圧部は、前記パンチの前記カートリッジ対向面に形成された環状突起であることを特徴とする偏平型コンミテータ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のコンミテータ製造方法に関し、特に、ディスクタイプの偏平型コンミテータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動パワーステアリングやエンジンスタータ、燃料ポンプなどに使用されるモータでは、装置小型化等の要請から、偏平型のコンミテータ（フラットコンミ）を採用したものが登場している。この偏平型コンミテータは、円筒状の一般的なコンミテータと異なり、回転軸から径方向に延びるディスク状のブラシ摺動面を有している。ブラシ摺動面には軸方向からブラシが摺接し、アーマチュア電流の切替が行われる。
【０００３】
ブラシ摺動面は、コンミテータメタルと呼ばれる金属部材からなる放射状に配置された複数個のセグメントから構成される。各セグメントは合成樹脂性の本体部と一体に成型される。個々のセグメントは円形のカートリッジに装着され、その状態で全体がモールド成型される。カートリッジには、各セグメントの側面を保持するための突起が設けられており、セグメントはこの突起の間に装着される。
【０００４】
カートリッジに装着されたセグメントは、樹脂モールド工程の前に、セグメントと突起との間を密着させるアンカー押しが行われる。図８，９は、カートリッジ密着工程における加工状態を示す説明図である。図８，９に示すように、このカートリッジ密着工程は、下端面にアンカー押し突起５１を備えたパンチ５２によって行われる。パンチ５２はカートリッジ５３の上方からセグメント５４に押接され、アンカー押し突起５１はセグメント５４間の間隙５５近傍に押し込まれる。これにより、セグメント５４の上面にはアンカー痕５６が形成される。
【０００５】
カートリッジ密着工程では、アンカー押し突起５１により、その下方に位置する間隙５５の両側面が間隙内に膨出するように変形する。間隙５５内にはカートリッジ５３の突起５７が挿入されており、間隙５５の両側面はこの突起５７に押し付けられる。これにより、間隙５５内にて突起５７とセグメント５４の端面とが密着し、モールド工程にて間隙５５からブラシ摺動面５８側に合成樹脂が漏れ出るのを防止できる。また、突起５７の部位がそのままセグメント５４間に凹部として残存し、この凹部がそのままセグメント５４間のスリットとなる。
【０００６】
【特許文献１】特願２００１−３７７９４３号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなカートリッジ密着工程では、アンカー押し突起５１と間隙５５との間の正確な位置合わせが必要となる。このため、セグメント５４やカートリッジ５３、パンチ５２の寸法精度、カートリッジ５３とパンチ５２との間の位置合わせ精度などが厳しくなり、かかるアンカー押し方式はそれらのバラツキに対し不利となるという問題があった。
【０００８】
そこで、図１０，１１に示すように、位置合わせの必要がない中空円柱状のフラットパンチ５９を用いる方式を試みた。フラットパンチ５９の底面６１は、アンカー押し突起５１のない平板状になっており、セグメント５４は間隙５５近傍のみならず、その凹部６２上面全体がフラットパンチ５９にて押圧される。
【０００９】
しかしながら、フラットパンチ５９を用いた場合、加圧面積が大きくなり、カートリッジ５３とセグメント５４を密着させるために必要な荷重がアンカー押し突起５１による場合よりも大きくなる（例えば、１２ｔ→２５ｔ）。このため、アンカー押し方式よりも大型の設備が必要となり、設備コストが増大すると言う問題が生じた。また、セグメント５４等の寸法バラツキにより荷重が集中する部位が生じ、セグメント５４やカートリッジ５３、フラットパンチ５９などが破損し易いという問題もあった。
【００１０】
本発明の目的は、位置合わせが不要でありながら、低い加圧荷重にてカートリッジとセグメントを密着可能な工具を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の偏平型コンミテータ製造方法は、合成樹脂によって円盤状に形成されたホルダ部と、前記ホルダ部の軸方向一端面に周方向に沿って配設された複数のセグメントとを有してなる偏平型コンミテータの製造方法であって、前記セグメントを形成する金属片を、前記金属片の間に配置され前記金属片の周方向の移動を規制する周方向移動規制部と、前記金属片の径方向端部に配置され前記金属片の径方向の移動を規制する径方向移動規制部とを備えるカートリッジに装着する工程と、前記カートリッジと対向する面に複数の環状押圧部が形成されたパンチによって前記金属片を押圧し、前記カートリッジの前記周方向移動規制部に前記金属片を密着させる工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、環状突起を有するパンチによってカートリッジ密着工程を行うので、パンチとカートリッジとの間の位置合わせ精度を従来のアンカー押し方式に比して緩和することができる。また、パンチに形成した複数の環状押圧部によって金属片を加圧するので、パンチ底面全体にて加圧を行う場合に比して低い荷重で金属片を変形させることができる。さらに、周方向移動規制部と径方向移動規制部により金属片の周方向及び径方向の移動を規制しつつパンチ加圧を行うので、加圧時に金属片の周方向及び径方向の変形が規制され、パンチ底面全体にて加圧を行わなくとも金属片をカートリッジに密着させることが可能となる。
【００１３】
前記偏平型コンミテータ製造方法において、前記周方向移動規制部として、前記カートリッジ上に放射状に突起を設けても良い。また、前記径方向移動規制部として、前記カートリッジの外周部に前記金属片の外周部に当接する壁体を設けても良い。さらに、前記環状押圧部として、前記パンチの前記カートリッジ対向面に環状突起を設けても良い。
【００１４】
一方、本発明の偏平型コンミテータ製造装置は、合成樹脂によって円盤状に形成されたホルダ部と、前記ホルダ部の軸方向一端面に周方向に沿って配設された複数のセグメントとを有してなる偏平型コンミテータの製造装置であって、前記セグメントを形成する金属片を収容し、前記金属片の間に配置され前記金属片の周方向の移動を規制する周方向移動規制部と、前記金属片の径方向端部に配置され前記金属片の径方向の移動を規制する径方向移動規制部とを備えるカートリッジと、前記カートリッジと対向する面に前記金属片と押接される複数の環状押圧部が形成されたパンチとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、金属片を加圧するパンチに複数の環状押圧部を形成したので、カートリッジ密着工程におけるパンチとカートリッジとの間の位置合わせ精度を従来のアンカー押し方式に比して緩和することができる。また、パンチ底面全体にて加圧を行う場合に比して低い荷重で金属片を変形させることができる。さらに、カートリッジに周方向移動規制部と径方向移動規制部を設けたので、パンチ加圧時に金属片の周方向及び径方向の変形が規制され、パンチ底面全体にて加圧を行わなくとも金属片をカートリッジに密着させることが可能となる。
【００１６】
前記偏平型コンミテータ製造装置において、前記周方向移動規制部として、前記カートリッジ上に放射状に突起を設けても良い。また、前記径方向移動規制部として、前記カートリッジの外周部に前記金属片の外周部に当接する壁体を設けても良い。さらに、前記環状押圧部として、前記パンチの前記カートリッジ対向面に環状突起を設けても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による製造方法によって製造された偏平型コンミテータの一例を示す一部切断斜視図である。
【００１８】
コンミテータ１は、図１に示すように偏平構造に構成されており、スタータモータやインタンク式燃料供給ポンプ等に使用される。コンミテータ１は、合成樹脂製のホルダ部２と複数の金属製セグメント３とを備えており、セグメント３はホルダ部２と一体にモールド成型されている。セグメント３の表面（図１において上面）はブラシ摺動面４となっており、そこに軸方向から図示しないブラシが接触する。
【００１９】
このようなコンミテータ１は、個々のセグメント３を円形のカートリッジに装着し、その状態で合成樹脂にて全体をモールド成型して形成される。成型されたコンミテータ１は、図示しない回転軸やアーマチュアコア、コイル巻線と共に組み付けられ、その後、合成樹脂にてコーティングが施されアーマチュアアッセンブリとなる。
【００２０】
ホルダ部２は、厚肉の略円盤形状に形成されており、中心部にはモータ回転軸固定用の軸孔５が形成されている。ホルダ部２の軸方向一端面には、複数のセグメント３が等間隔に配設されている。各セグメント３は略扇形形状に形成されており、ホルダ部２の表面上に放射状に配されている。セグメント３の間は、隣合うセグメント３を互いに電気的に絶縁するためのスリット６が形成されている。
【００２１】
図２は、セグメント３を形成する個々の金属片の構成を示す斜視図である。図２に示すように、セグメント３は、ブラシ摺動面４が形成される本体部７と、本体部７の外側に段差を設けて形成された外周部８を有している。外周部８にはＵ字型のコイル取付溝９が設けられている。コイル取付溝９には、図示しないアーマチュアコイルがフュージング等によって固定される。
【００２２】
本体部７の内周側にはボス部１１が設けられており、その内面側にはテーパ部１２ａが形成されている。本体部７と外周部８との境界は段部１３となっており、その内面側もまたテーパ部１２ｂとなっている。テーパ部１２ａ，１２ｂは本体部７側に向かって拡開しており、セグメント３のホルダ部２に対する軸方向の抜け止めとなるアンカ部１４を形成している。
【００２３】
このようなセグメント３は、前述のように、カートリッジ２１に装着されて樹脂モールドされ、モールド工程前にセグメント３とカートリッジ２１との間を密着させるカートリッジ密着工程が行われる。図３は、カートリッジ２１の構成を示す説明図である。図３に示すように、カートリッジ２１には、各セグメント３を保持するための突起（周方向移動規制部）２２が設けられている。突起２２は楔状に形成されており、突起２２の間にセグメント３の本体部７が保持される。カートリッジ２１の外周部にはセグメント３の段部１３を支持する段部２３と、外周部８の外周面と当接する外周壁（径方向移動規制部）２４が設けられている。セグメント３は突起２２の間に保持されると共に、段部２３と外周壁２４に保持された状態でカートリッジ２１に装着される。
【００２４】
当該実施の形態では、カートリッジ密着工程は図４に示すようなパンチ２５を用いて行われる。図４（ａ）は本発明の一実施の形態であるパンチ２５の断面図、（ｂ）はその底面図である。パンチ２５は、図４に示すように中空円柱状に形成されている。パンチ２５の底面２６には、リング状の環状突起（環状押圧部）２７ａ，２７ｂが２個形成されている。環状突起２７ａはパンチ２５の外周に沿って、環状突起２７ｂはパンチ２５の内周に沿って形成されている。環状突起２７ａ，２７ｂの頂面は平面状となっており、両環状突起２７ａ，２７ｂは同じ高さに形成されている。環状突起２７ａ，２７ｂの間は、溝状に凹部２８となっている。
【００２５】
図５はカートリッジ密着工程における加工状態を示す説明図であり、（ａ）はセグメント３を装着した状態のカートリッジ２１の平面図、（ｂ）は（ａ）の状態のカートリッジ２１にパンチ２５を上方から接近させた状態を示しており、カートリッジ２１部分は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図６はパンチ２５をセグメント３に押接した状態を示す断面図、図７はカートリッジ密着工程後のセグメント３の状態を示す説明図である。
【００２６】
図５，６に示すように、パンチ２５の環状突起２７ａ，２７ｂは、上方からセグメント３のアンカ部１４内に進入する。アンカ部１４内にて、環状突起２７ａ，２７ｂはアンカ部底面１４ａに当接し、押圧する。この際、環状突起２７ａ，２７ｂとセグメント３との間は、環状突起２７ａ，２７ｂがアンカ部１４内に収まるように径方向の寸法管理が為されていれば足りる。すなわち、パンチ２５とカートリッジ２１との間の位置合わせ精度が従来のアンカー押し方式に比して大幅に緩和される。従って、セグメント３等の寸法精度を緩和でき、歩留まりの向上や工数の削減が図られ、製造コストの低減が可能となる。
【００２７】
カートリッジ２１上において、セグメント３は、楔状に形成された突起２２の間に保持されており、内周側には移動・変形が規制されている。また、セグメント３の外周側も段部２３と外周壁２４によって規制されている。そこで、パンチ２５による押圧が行われると、セグメント３間の間隙２９に臨む側面は、セグメント３の上面が環状突起２７ａ，２７ｂに押圧されると間隙２９内に膨出するように変形する。このとき、凹部２８に対向する部位は直接には押圧力を受けないが、環状突起２７ａ，２７ｂによる間隙２９の両側面の変形は、材料の延びにより凹部対向部位まで及ぶ。
【００２８】
間隙２９内にはカートリッジ２１の突起２２が挿入されており、間隙２９のセグメント３に臨む両側面は突起２２に押し付けられる。すなわち、パンチ２５による潰し密着と材料の延びにより、間隙２９内にて突起２２とセグメント３の端面が密着する。また、セグメント３の材料の延びにより段部２３や外周壁２４にも密着し、セグメント３とカートリッジ２１とが密着する。そして、セグメント３には、図７に示すようなパンチ痕３１が形成される。
【００２９】
このように本発明においては、パンチ２５は環状突起２７ａ，２７ｂによってセグメント３を押圧するので、荷重を凸部に集中させることができ、低い押圧荷重でセグメント３を変形させ始めることができる。また、セグメント３の移動や変形を楔状の突起２２や段部２３、外周壁２４などによって規制しているので、パンチ２５の加圧によりセグメント３が間隙２９方向に座屈するような形となり、低い荷重でも効果的にセグメント３とカートリッジ２１との間を密着させることができる。従って、大型設備が不要となると共に、加圧荷重が小さいため、寸法バラツキによる荷重集中が生じてもパンチ２５やカートリッジ２１等が破損しにくくなり、製造コストの削減が図られる。なお、発明者らの実験によれば、荷重１２ｔでセグメント３とカートリッジ２１が十分に密着し、モールド工程にて樹脂漏れも発生しなかった。
【００３０】
本発明は前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、パンチ２５では、環状突起を２重に形成したものを使用したが、これを３重以上設けてさらに、多重リング形状とすることも可能である。また、環状突起２７ａ，２７ｂの形成位置は、外周部、内周部には限定されず、外周端や内周端からから離れた位置に設けても良い。なお、前述の実施の形態では、外周壁２４と共に段部２３もまた径方向移動規制部として作用しているが、径方向移動規制部としては、少なくとも何れか一方があれば足り、必ずしも両方ある必要はない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の偏平型コンミテータの製造方法及び製造装置によれば、環状突起を有するパンチによってカートリッジ密着工程を行うので、パンチとカートリッジとの間の位置合わせ精度を従来のアンカー押し方式に比して緩和することができる。従って、セグメント等の寸法精度を緩和でき、歩留まりの向上や工数の削減が図られ、製造コストの低減が可能となる。
【００３２】
また、パンチに形成した複数の環状押圧部によって金属片を加圧するので、パンチ底面全体にて加圧を行う場合に比して低い荷重で金属片を変形させることができる。さらに、周方向移動規制部と径方向移動規制部により金属片の移動を規制しつつパンチ加圧を行うので、加圧時における金属片の変形が規制され、パンチ底面全体にて加圧を行わなくとも金属片をカートリッジに密着させることが可能となる。従って、フラットパンチ使用時のような大型設備が不要となると共に、加圧荷重が小さくなるため、寸法のバラツキによって荷重集中が生じてもパンチやカートリッジ等が破損しにくくなり、製造コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法（又は製造装置）によって製造された偏平型コンミテータの一例を示す一部切断斜視図である。
【図２】セグメントを形成する個々の金属片の構成を示す斜視図である。
【図３】カートリッジの構成を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施の形態であるパンチの断面図、（ｂ）はその底面図である。
【図５】カートリッジ密着工程における加工状態を示す説明図であり、（ａ）はセグメントを装着した状態のカートリッジの平面図、（ｂ）は（ａ）の状態のカートリッジにパンチを上方から接近させた状態を示しており、カートリッジ部分は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】パンチをセグメントに押接した状態を示す断面図である。
【図７】カートリッジ密着工程後のセグメントの状態を示す説明図である。
【図８】カートリッジ密着工程における従来の加工状態を示す説明図である。
【図９】カートリッジ密着工程における従来の加工状態を示す説明図である。
【図１０】カートリッジ密着工程における従来の他の加工状態を示す説明図である。
【図１１】カートリッジ密着工程における従来の他の加工状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１    コンミテータ
２    ホルダ部
３    セグメント
４    ブラシ摺動面
５    軸孔
６    スリット
７    本体部
８    外周部
９    コイル取付溝
１１    ボス部
１２ａ，１２ｂ    テーパ部
１３    段部
１４    アンカ部
１４ａ  アンカ部底面
２１    カートリッジ
２２    突起（周方向移動規制部）
２３    段部
２４    外周壁（径方向移動規制部）
２５    パンチ
２６    底面
２７ａ，２７ｂ    環状突起（環状押圧部）
２８    凹部
２９    間隙
３１    パンチ痕
５１    アンカー押し突起
５２    パンチ
５３    カートリッジ
５４    セグメント
５５    間隙
５６    アンカー痕
５７    突起
５８    ブラシ摺動面
５９    フラットパンチ
６１    底面
６２    凹部
【図１】
2004194397.tif 000003
【図２】
2004194397.tif 000004
【図３】
2004194397.tif 000005
【図４】
2004194397.tif 000006
【図５】
2004194397.tif 000007
【図６】
2004194397.tif 000008
【図７】
2004194397.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004194397.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004194397.tif 000013