CN107076091B - 起动器 - Google Patents

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Abstract

起动器包括：定子(2)，该定子配置于轭(4)内；电枢(8)，该电枢支承于定子(2)内；整流子(7)，该整流子与电枢连接，并且在外周部具有滑动面(34)；以及电刷(9)，该电刷与整流子(7)相对地配置，并具有与整流子(7)的滑动面(34)滑动接触的滑动接触面(35)，电刷(9)具有第一构件(9b)和电阻值比第一构件的电阻值高的第二构件(9a)，第一构件(9b)配置在相对于整流子(7)的旋转方向的入口侧，第二构件(9a)配置在相对于整流子(7)的旋转方向的出口侧，并且电刷(9)的滑动接触面(35)在第一构件(9b)处形成有倾斜部(19)，该倾斜部朝向相对于整流子(7)的旋转方向的入口侧倾斜。

Description

起动器
技术领域
本发明涉及一种启动发动机的起动器，尤其涉及一种包括电阻值不同的多层电刷的起动器。
背景技术
近年来，在装载发动机的车辆中，以提高燃油效率等为目的，采用怠速停止系统的车辆正在逐渐增加。怠速停止系统是指，例如在因信号停止或交通堵塞造成的暂时停止等无需发动机的输出的情况下，使发动机自动地停止，当因驾驶员的前进操作而需要发动机的输出时，利用起动器使发动机自动地再次启动。
使用了现有的起动器的发动机的启动仅在驾驶开始时进行，但采用了怠速停止系统的车辆的发动机的启动例如还会在因信号停止或交通堵塞造成的暂时停止等驾驶中途进行。因此，发动机的启动在从蓄电池向其它车载电气元件(例如车载导航仪、车载音响、车载空调等)供给电力的状态下进行。因而，在发动机启动时，由于突入电流瞬间流向起动器，因此，会使蓄电池电压瞬间显著降低，存在向其它电气元件的电力供给瞬间停止的情况。
此外，由于采用怠速停止系统，因此，对起动器寿命的要求变高。起动器的寿命主要由电刷的摩擦损耗决定。电刷的摩擦损耗的主要原因在于电刷与整流子滑动时产生的整流火花。因此，以抑制整流火花为目的，使用设置有电阻值不同的多个电阻件的多层电刷(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007－282362号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在现有的多层电刷中，由于存在元件的尺寸偏差，因此，整流子半径与设于电刷滑动接触面的倒圆形状无法制成完全相同的形状，电刷处于仅通过低电阻件而与整流子滑动接触的状态。因而，在电刷从新品的状态开始不断摩擦损耗，直至高电阻件开始滑动接触的期间内，起动器的内部电阻较小，突入电流较大。藉此，在怠速停止系统的情况下，存在因流向起动器的突入电流，导致蓄电池电压瞬时降低，而损害其它电气元件的功能的情况。
本发明为了解决上述问题而作，其目的在于获得一种起动器，该起动器包括多层电刷，该多层电刷具有低电阻件和电阻值比该低电阻件的电阻值高的高电阻件，其中，上述起动器能从电刷为新品时的初始状态开始，使高电阻件与整流子可靠地滑动接触，来大幅度地降低突入电流。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的起动器包括：定子，该定子配置于轭内；电枢，该电枢支承于所述定子内，并在电枢铁心卷绕有电枢线圈；整流子，该整流子与所述电枢连接，并且在外周部具有滑动面；以及电刷，该电刷与所述整流子相对地配置，并且具有与所述整流子的所述滑动面滑动接触的滑动接触面，所述电刷具有第一构件和第二构件，所述第二构件的电阻值比所述第一构件的电阻值高，所述第一构件配置在相对于所述整流子的旋转方向的入口侧，所述第二构件配置在相对于所述整流子的旋转方向的出口侧，所述电刷的所述滑动接触面在所述第一构件处形成有倾斜部，该倾斜部朝向相对于所述整流子的所述旋转方向的所述入口侧倾斜。
此外，本发明的起动器包括：定子，该定子配置于轭内；电枢，该电枢支承于所述定子内，并在电枢铁心卷绕有电枢线圈；整流子，该整流子与所述电枢连接，并且在外周部具有滑动面；以及电刷，该电刷与所述整流子相对地配置，并且具有与所述整流子的所述滑动面滑动接触的滑动接触面，所述电刷具有第一构件和第二构件，所述第二构件的电阻值比所述第一构件的电阻值高，且所述电刷相对于所述整流子的旋转方向层叠，所述电刷的所述滑动接触面的所述第二构件的宽度比所述第一构件的宽度大。
发明效果
根据本发明的起动器，由于在电刷的滑动接触面的低电阻件处形成有倾斜部，该倾斜部朝向相对于整流子的旋转方向的入口侧倾斜，因此，在电刷为新品的初始状态下，能使高电阻件与整流子可靠地滑动接触，从而能大幅度地减小流向起动器的突入电流。
此外，根据本发明的起动器，由于电刷的滑动接触面的高电阻件的宽度比低电阻件的宽度大，因此，在电刷为新品的初始状态下，能使高电阻件与整流子可靠地滑动接触。因而，能从新品的初始状态开始大幅度地减小流向起动器的突入电流。
本发明的除了上述以外的目的、特征、观点和效果通过参照附图的以下的本发明的详细说明会更加明了。
附图说明
图1是本发明实施方式1的起动器的剖视侧视图。
图2是表示本发明实施方式1的起动器的电刷周边的部件的配置的剖视主视图。
图3是图2的放大图。
图4是表示本发明实施方式1的起动器的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。
图5是表示本发明实施方式2的起动器的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。
图6是表示本发明实施方式3的起动器的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式1进行说明。另外，在各附图中，相同符号表示相同或相当的构件。
实施方式1
图1是本发明实施方式1的起动器的剖视侧视图。此外，图2是表示图1的电刷周边的部件的配置的图，其是与整流子滑动接触的电刷的剖视主视图。另外，图3是图2的放大图，其是电刷和刷握的主要部分主视图。此外，图4是表示本发明实施方式1的起动器的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。
首先，根据图1对实施方式1的起动器30的结构进行说明。如图1所示，起动器30由螺线管开关1、电动机部31和机构部32构成，上述起动器30固定并安装于起动器30的起动器外壳15。
电动机部31包括：轭4，该轭4在内周具有定子2；电枢8，该电枢8的电枢线圈5重叠卷绕于电枢铁心6，并且上述电枢8与整流子7连接；电刷9，该电刷9与整流子7的外周面滑动接触；以及刷握11，该刷握11固定于电动机外壳10，并且上述刷握11对电刷9进行保持。励磁线圈3卷绕于定子2的周围，其中，上述定子2固定于轭4的内周，上述励磁线圈3的一端侧经由电动机导线而与螺线管开关1的电动机端子连接，上述励磁线圈3的另一端侧与电位正侧的电刷9连接。
此外，机构部32包括减速齿轮12、超越离合器13以及连杆14。当将车辆的主开关闭合、或是从ECU(Engine Control Unit：电子控制单元)向起动器30发出闭合的指令后，螺线管开关1变为闭合状态，并经由连杆14使超越离合器13向发动机齿轮16一侧移动，此外，开始从蓄电池向励磁线圈3供给电力以在定子2中产生磁场，一边利用电刷9和整流子7进行整流，一边向电枢线圈5通电，使电动机部31产生旋转力。所产生的旋转力从电动机输出轴8a通过减速齿轮12进行减速，并经由输出轴17而传递至小齿轮13a。
此外，电刷9在电位正侧和电位负侧各具有两个，合计四个，其中，上述电位正侧连接到励磁线圈3，上述电位负侧连接到构成电动机部31的接地电路的电动机外壳10。如图2和图3所示，在电刷9的侧面与刷握11的内侧面之间设有间隙18。电刷9通过固定于电动机外壳10的刷握11，被保持在具有不妨碍电刷9向整流子7的方向移动这样程度的适当的间隙18的状态。藉此，能够避免在刷握11与电刷9间产生摩擦而无法移动的状态，并能使电刷9顺利地朝整流子7一侧移动。此外，电刷9在达到电刷9的寿命极限之前，通过设于其附近的电刷弹簧(未图示)而被朝整流子7的方向施加电刷弹簧的载荷，在达到寿命极限之前，电刷9与整流子7始终处于发生滑动接触的状态。在此，电刷9的整流子7的方向是与图2所示的电刷弹簧的载荷方向相同的方向。
此外，电刷9为碳刷，其是层叠有高电阻件9a和低电阻件9b的多层结构。另外，在电刷9中，将低电阻件9b相对于整流子7的旋转方向配置在入口侧，将高电阻件9a相对于整流子7的旋转方向配置在出口侧。此外，如图4所示，整流子7在其外周部具有滑动面34，电刷9与整流子7相对地配置，且具有与整流子7的滑动面34滑动接触的滑动接触面35。电刷9的滑动接触面35在低电阻件9b一侧具有倾斜部19，在高电阻件9a一侧具有平面部20。电刷9的倾斜部19形成为朝向相对于整流子7的旋转方向的入口侧倾斜。
此外，倾斜部19相对于平面部20倾斜的起点21配置在电刷9的滑动接触面35中的高电阻件9a的宽度W1的范围内。此外，设定成在低电阻件9b的宽度W2的范围内，朝与整流子7的方向相反的方向具有电刷倾斜部角度22，从而即使在电刷9朝整流子7的旋转方向倾斜了与间隙18相当的程度的状态或是加上了尺寸偏差的情况下，电刷9也无法仅通过低电阻件9b而与整流子7滑动接触。也就是说，电刷9在从起点21到位于相对于整流子7的旋转方向的入口侧的低电阻件9b的端部为止的位置处具有倾斜部19，该倾斜部19具有电刷倾斜部角度22。
此外，电刷9的电阻值因铜的含有量不同而形成低电阻件9b和电阻值比该低电阻件9b的电阻值大的高电阻件9a。此外，电刷9是被刷握11保持、且在电刷9能够移动的方向上平行地层叠的多层电刷。也就是说，电刷9相对于整流子7的旋转方向层叠形成。
作为比较例的现有的以抑制整流火花为目的的、由电阻值不同的高电阻件、低电阻件这两层以上构成的电刷在与整流子滑动接触的滑动接触面设有与整流子的滑动面半径R相当的滑动接触倒圆面，但随着起动器使用，电刷逐渐摩擦损耗，因此，为了能与整流子始终滑动接触，而通过弹簧朝整流子的方向施加载荷，并且由于伴随着电刷的摩擦损耗，电刷会朝整流子方向移动，因此，在电刷与对电刷进行保持的刷握之间设置不会对电刷向整流子方向的移动造成妨碍的间隙，在考虑了由上述间隙造成的电刷的松动或是电刷及电刷周边的结构元件的尺寸偏差的情况下，无法将整流子的滑动面半径R与滑动接触倒圆面设为完全相同的形状。
此外，电刷在新品状态或是刚开始使用的状态下，整流子与电刷只在相对于滑动接触面较小的范围内进行滑动接触，此外，由于一般情况下在以抑制整流火花为目的的多层电刷中，低电阻件的宽度比高电阻件的宽度大，因此，成为仅低电阻件与整流子滑动接触的状态。藉此，电刷照着整流子的形状发生摩擦损耗，在高电阻件与整流子开始发生滑动接触之前的期间内，起动器的内部电阻比设计值小，因此，在该期间内，发动机启动时的突入电流会变大，在车辆的怠速停止系统的情况下，会对其它电气元件产生妨碍。
但是，根据实施方式1的起动器，由于能使电阻值较大的高电阻件从电刷滑动接触面与整流子尚未磨合的新品的初始状态开始便与整流子滑动接触，因此，能够设计成与现有的电刷中的高电阻件开始与整流子滑动接触时相同的起动器内部电阻，从而能减小发动机启动时的突入电流。此外，由于通过将电刷形状设为平面部和倾斜部，便无需在电刷烧结后进行倒圆加工，因此，存在电刷的制造变得简单这样的效果。
实施方式2
图5是表示本发明实施方式2的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。在实施方式2中，示出了将电刷9的低电阻件9b一侧的倾斜部19设为具有曲面的倒圆形状19a。电刷9的滑动接触面35在低电阻件9b一侧具有倒圆形状19a，在高电阻件9a一侧具有平面部20，且倒圆形状19a相对于平面部20的起点21配置在高电阻件9a的宽度W1的范围内。在实施方式2中，与上述的实施方式1同样地，在低电阻件9b的宽度W2的范围内，使倒圆形状朝与整流子7方向相反的方向偏置间隙33的宽度，从而即使电刷9处于在间隙18的范围内朝整流子7的旋转方向倾斜状态或是加上了尺寸偏差的情况下，电刷9也无法仅通过低电阻件9b而与整流子7滑动接触。
也就是说，电刷9在从起点21至位于整流子7的旋转方向的入口侧位置处的低电阻件9b的端部为止具有带有曲率的曲面，并且具有偏置间隙33的宽度的倒圆形状19a。在实施方式2中，通过上述结构，也能获得与实施方式1相同的效果。另外，由于能沿用现有的倒圆加工设备(滑动接触面加工设备)制造电刷，因此，无需新型、新设备等新投资便能进行制造。
实施方式3
图6是表示本发明实施方式3的电刷与整流子的滑动接触面的放大图。在实施方式3中，在电刷9发生摩擦损耗而露出低电阻件9b之前，高电阻件9a与整流子7的滑动接触面34滑动接触。如图6所示，在电刷9的滑动接触面35的整个面上形成有高电阻件9a。高电阻件9b形成z与上述实施方式1相同的宽度W1内，另外，电刷9的整个滑动接触面35具有径向宽度W3，从而形成为L字形。
另外，在图6中示出了电刷9的高电阻件9a形成于与整流子7滑动接触的整个滑动接触面的事例，但电刷9只要在从与整流子7的滑动面34滑动接触的电刷9的滑动接触面35至电刷9所能移动的方向的规定范围内形成为高电阻件的宽度比低电阻件的宽度大即可，并不一定要使电刷9的滑动接触面35整体构成高电阻件9a。在实施方式3中，与实施方式1同样地，即使电刷9处于在间隙18的范围内朝整流子7的旋转方向倾斜的状态或是加上了尺寸偏差的情况下，电刷9的高电阻件9a也必定能从没有发生摩擦损耗的新品的初始状态开始就与整流子7滑动接触。
通过在电刷9的与整流子7滑动接触的滑动接触面35上具有高电阻件9a，从而电刷9从新品的状态开始便能使高电阻件9a与整流子7可靠地滑动接触，且进行滑动，不存在现有的仅低电阻件9b与整流子7滑动接触而使起动器30的内部电阻暂时变小这样的滑动接触状态，从而能减小流向起动器30的突入电流。此外，由于电刷9的滑动接触面35整体构成高电阻件9a，因此，能够忽略因电刷尺寸偏差、刷握11与电刷9的间隙18导致的电刷9的倾斜等对电刷9与整流子7在滑动时的滑动接触状态产生影响的参数。
另外，本发明实施方式1至实施方式3的起动器并不仅能应用于具有电磁体磁场式的定子的起动器，还能应用于具有永磁体磁场式的定子的起动器。
另外，本发明能够在其发明的范围内，将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。
(符号说明)
1 螺线管开关
2 定子
3 励磁线圈
4 轭
5 电枢线圈
6 电枢铁心
7 整流子
8 电枢
8a 电动机输出轴
9 电刷
9a 高电阻件
9b 低电阻件
10 电动机外壳
11 刷握
12 减速齿轮
13 超越离合器
13a 小齿轮
14 杠杆
15 起动器外壳
16 发动机齿轮
17 输出轴
18 间隙
19 倾斜部
19a 倒圆形状
20 平面部
21 倾斜部起点
22 电刷倾斜部角度
W1 高电阻件宽度
W2 低电阻件宽度
W3 高电阻件径向宽度。

Claims (5)

1.一种起动器，其特征在于，包括：
定子，该定子配置于轭内；
电枢，该电枢支承于所述定子内，并在电枢铁心卷绕有电枢线圈；
整流子，该整流子与所述电枢连接，并且在外周部具有滑动面；以及
电刷，该电刷与所述整流子相对地配置，并具有与所述整流子的所述滑动面滑动接触的滑动接触面，
所述电刷具有第一构件和第二构件，所述第二构件的电阻值比所述第一构件的电阻值高，所述第一构件配置在相对于所述整流子的旋转方向的入口侧，所述第二构件配置在相对于所述整流子的旋转方向的出口侧，
在所述电刷的所述滑动接触面的所述第一构件处形成有倾斜部，该倾斜部朝向相对于所述整流子的所述旋转方向的所述入口侧倾斜，使得所述电刷无法仅通过所述第一构件而与所述整流子滑动接触，
所述电刷的所述倾斜部的起点设于所述第二构件的范围内。
2.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，
所述电刷的所述滑动接触面在所述第二构件处具有平面部。
3.如权利要求1或2所述的起动器，其特征在于，
所述倾斜部具有曲面。
4.一种起动器，其特征在于，包括：
定子，该定子配置于轭内；
电枢，该电枢支承于所述定子内，并在电枢铁心卷绕有电枢线圈；
整流子，该整流子与所述电枢连接，并且在外周部具有滑动面；以及
电刷，该电刷与所述整流子相对地配置，并具有与所述整流子的所述滑动面滑动接触的滑动接触面，
所述电刷具有第一构件和第二构件，所述第二构件的电阻值比所述第一构件的电阻值大，且所述电刷相对于所述整流子的旋转方向层叠，所述电刷的所述滑动接触面的所述第二构件的宽度比所述第一构件的宽度大。
5.如权利要求4所述的起动器，其特征在于，
所述电刷的整个所述滑动接触面由所述第二构件形成。
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