JP2012010433A - Brush device and starter motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ブラシ装置、およびこれを用いたスタータモータに関するものである。 The present invention relates to a brush device and a starter motor using the brush device.
例えば、自動二輪車の始動用に用いられるスタータモータとしては、磁極を有するヨークハウジング内にアーマチュアが回転自在に設けられているものが多い。アーマチュアは、巻線が巻装されているアーマチュアコアと、巻線が接続されているコンミテータとを備えており、このコンミテータに摺接するブラシによって巻線に給電が行われるようになっている。 For example, many starter motors used for starting a motorcycle have an armature rotatably provided in a yoke housing having a magnetic pole. The armature includes an armature core around which a winding is wound, and a commutator to which the winding is connected, and power is supplied to the winding by a brush that is in sliding contact with the commutator.
また、この種のスタータモータは小型化の要望が高く、コンミテータとして、扁平型の所謂ディスクコンミテータが用いられる。ディスクコンミテータは、回転摺動面である端面に、巻線が接続される複数のセグメントが放射状に設けられている。各セグメントは、径方向内側から径方向外側に向かって末広がりとなるように平面視略扇状に形成される。そして、ブラシが軸方向セグメント側に向かってスプリングによって付勢されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, this type of starter motor is highly demanded for miniaturization, and a flat so-called disk commutator is used as a commutator. In the disk commutator, a plurality of segments to which windings are connected are provided radially on an end surface which is a rotational sliding surface. Each segment is formed in a substantially fan shape in a plan view so as to expand from the radially inner side toward the radially outer side. And the brush is urged | biased by the spring toward the axial direction segment side (for example, refer patent document 1).
ここで、特許文献1にあっては、アーマチュアの回転に伴ってディスクコンミテータが回転すると、セグメントとブラシとの間に生じる摩擦抵抗によってブラシが僅かに回転方向に向かって傾倒する。このような場合、スタータモータの初期動作において、セグメントに対してブラシが片当たりした状態になる。すなわち、ブラシの接触面積が減少してしまい、ブラシが摩耗してセグメントに対して面接触するまでに時間がかかる。このため、ブラシの摺接面に、ディスクコンミテータの回転方向に向かうに従ってディスクコンミテータ側に傾斜する傾斜面を形成した技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Here, in Patent Document 1, when the disk commutator rotates as the armature rotates, the brush slightly tilts in the rotation direction due to the frictional resistance generated between the segment and the brush. In such a case, in the initial operation of the starter motor, the brush comes into contact with the segment. That is, the contact area of the brush decreases, and it takes time until the brush wears and comes into surface contact with the segment. For this reason, a technique is disclosed in which an inclined surface that is inclined toward the disk commutator as it goes in the rotational direction of the disk commutator is formed on the sliding surface of the brush (see, for example, Patent Document 2).
これによれば、ディスクコンミテータの回転に伴ってブラシが僅かに反回転方向に向かって傾倒すると、傾斜面とセグメントとが面接触するので、セグメントにブラシを面接触させるまでの時間を短縮することが可能になる。 According to this, when the brush is slightly tilted in the counter-rotation direction with the rotation of the disk commutator, the inclined surface and the segment come into surface contact, so the time until the brush comes into surface contact with the segment is shortened. Is possible.
しかしながら、上述の特許文献2にあっては、スタータモータの初動時と所定時間経過後とで、ブラシが接触するセグメント数が変化してしまう。より詳しく、図7に基づいて説明する。
However, in
図7は、従来のセグメント、およびブラシを示し、(a)は初動時のセグメントとブラシとの接触状態を示す説明図、(b)は所定時間経過後のセグメントとブラシとの接触状態を示す説明図である。
図7(a)に示すように、ブラシ101の摺接面101aは、ディスクコンミテータ102の回転方向(図7(a)における矢印Y101参照)に向かうに従って、ディスクコンミテータ102側に傾斜するように傾斜面101bが形成されている。このため、スタータモータの初動時にあっては、ブラシ101の摺接面101aにおける回転方向前方側縁104(図7(a)における網掛け部参照)のみがディスクコンミテータ102のセグメント103に接触した状態になっている。すなわち、隣接する2つのセグメント103,103のうちの一方に、ブラシ101の径方向外側が接触した状態になる(図7(a)におけるP101参照)。また、他方にブラシ101の径方向内側が接触した状態になる(図7(a)におけるP102参照)。
7A and 7B show a conventional segment and a brush. FIG. 7A is an explanatory diagram showing a contact state between the segment and the brush at the initial movement, and FIG. It is explanatory drawing.
As shown in FIG. 7A, the sliding
これに対し、図7(b)に示すように、ディスクコンミテータ102の回転に伴ってブラシ101が回転方向に向かって僅かに傾倒すると、セグメント103に対してブラシの摺接面101aが面接触した状態になる。このような状態の場合、ディスクコンミテータ102のセグメント103が平面視扇状に形成されていることから、ブラシ101の径方向外側では、1つのセグメント103に接触した状態となる(図7(b)におけるP103参照)。これに対し、ブラシ101の径方向内側では、隣接する3つのセグメント103,103,103に跨るように接触した状態になる(図7(b)におけるP104参照)。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the
このように、上述の特許文献2にあっては、スタータモータの初動時と所定時間経過後とで、ブラシが接触するセグメント数が変化してしまうので、セグメントに接続されている巻線の有効導体数が変化してしまう。このため、スタータモータの初動時と所定時間経過後とで、スタータモータの性能が大きく変化してしまうという課題がある。
As described above, in
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、初動時からブラシがセグメントに面接触するまでの時間を短縮可能で、かつ経時変化に伴うモータ性能の変化を抑制することが可能なブラシ装置、およびスタータモータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can shorten the time from the initial movement until the brush comes into surface contact with the segment, and suppresses the change in motor performance with the passage of time. A brush device and a starter motor are provided.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、扁平型のディスクコンミテータの回転摺動面に周方向に沿って配設されている複数のセグメントに摺接し、このセグメントに接続されている巻線に給電を行うための2つの陽極ブラシと、2つの陰極ブラシとを有し、これら陽極ブラシ、および陰極ブラシは、それぞれ異極同士が前記ディスクコンミテータの回転軸を挟んで対向するように、かつ同極同士が周方向に隣り合うように配置されているブラシ装置であって、前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシは、それぞれの一方のブラシの摺接面に、径方向内側から径方向外側に向かうに従って前記セグメント側に傾斜する第1傾斜面が形成されていると共に、他方のブラシの摺接面に、径方向外側から径方向内側に向かうに従って前記セグメント側に傾斜する第2傾斜面が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 slidably contacts a plurality of segments arranged along the circumferential direction on the rotational sliding surface of the flat disk commutator, and is connected to the segments. Have two anode brushes and two cathode brushes for supplying power to the windings, and these anode brushes and cathode brushes are opposed to each other with the opposite poles sandwiching the rotation axis of the disk commutator. And the two anode brushes and the two cathode brushes are arranged on the sliding contact surface of one of the brushes, respectively, so that the same poles are arranged adjacent to each other in the circumferential direction. A first inclined surface that is inclined toward the segment side from the radially inner side toward the radially outer side is formed, and on the sliding contact surface of the other brush, from the radially outer side to the radially inner side. Wherein the second inclined surface inclined to the segment side is formed according to buy.
このように構成することで、初動時において、同極同士の2つのブラシは、このうちの一方のブラシが径方向外側でセグメントに接触すると共に、他方のブラシが径方向内側でセグメントに接触する。すなわち、各ブラシは、周方向の幅全体に亘ってセグメントに接触する。とりわけ、セグメントの径方向内側に接触する他方のブラシにあっては、ブラシが接触するセグメント数が同一になる。このため、経時変化に伴って巻線の有効導体数が変化するのを従来と比較して抑制でき、この結果モータ性能の変化を抑制することが可能になる。
また、初動時において、各ブラシのセグメントに対する接触面積が減少する分、各ブラシのセグメントに対する面圧を増大させることができる。このため、初動時のブラシの摩耗を促進させることができ、初動時から各ブラシがセグメントに面接触するまでの時間を短縮することが可能になる。
By configuring in this way, at the time of initial movement, two brushes of the same polarity are in contact with the segment on the radially outer side, and the other brush contacts the segment on the radially inner side. . That is, each brush contacts the segment over the entire circumferential width. In particular, in the other brush in contact with the radially inner side of the segment, the number of segments with which the brush contacts is the same. For this reason, it can suppress that the number of effective conductors of a coil | winding changes with a time-dependent change compared with the past, As a result, it becomes possible to suppress the change of motor performance.
Further, at the time of initial movement, the contact pressure with respect to each brush segment can be increased as much as the contact area with each brush segment decreases. For this reason, it is possible to promote wear of the brush at the time of initial movement, and it is possible to shorten the time from the initial movement to the time when each brush comes into surface contact with the segment.
請求項2に記載した発明は、各セグメントを、径方向内側から径方向外側に向かって末広がりとなるように平面視扇状に形成すると共に、前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシを、断面四角形状に形成したことを特徴とする。
In the invention described in
このように構成することで、各セグメントの回転方向一辺は、ブラシの幅方向一辺に対して斜めに延在した状態になる。このため、ブラシにおける次のセグメントへの切り替わりが徐々に行われるので、整流性を向上させることが可能になる。
また、各ブラシを断面四角形状とすることにより、ブラシを容易に形成することが可能になる。
By configuring in this way, one side in the rotation direction of each segment is in a state of extending obliquely with respect to one side in the width direction of the brush. For this reason, since switching to the next segment in a brush is performed gradually, it becomes possible to improve rectification | straightening property.
Moreover, it becomes possible to form a brush easily by making each brush into cross-sectional square shape.
請求項3に記載した発明は、直方体状の共有ブラシの摺接面に、径方向内側、および径方向外側の何れか一方に向かうに従って前記セグメント側に傾斜する共有傾斜面を形成し、この共有傾斜面の向きを変化させて配置することにより、1種類の前記供給ブラシを前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシとして構成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a shared inclined surface is formed on the sliding contact surface of the rectangular parallelepiped-shaped shared brush so as to be inclined toward the segment side toward either the radially inner side or the radially outer side. One of the supply brushes is configured as the two anode brushes and the two cathode brushes by changing the direction of the inclined surface.
このように構成することで、2つの陽極ブラシ、および2つの陰極ブラシを共有化することができる。このため、部品点数を低減することができ、部品管理が容易になる。 By comprising in this way, two anode brushes and two cathode brushes can be shared. For this reason, the number of parts can be reduced and parts management becomes easy.
請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3の何れかに記載のブラシ装置と、前記ブラシ装置によって給電が行われる前記巻線を備えたアーマチュアと、前記アーマチュアを回転自在に支持し、磁極を有するヨークハウジングとを備えたことを特徴とするスタータモータとした。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the brush device according to any one of the first to third aspects, an armature including the winding that is fed by the brush device, and the armature rotatably supported. And a starter motor comprising a yoke housing having a magnetic pole.
このように構成することで、初動時からブラシがセグメントに面接触するまでの時間を短縮可能で、かつ経時変化に伴うモータ性能の変化を抑制することが可能なスタータモータを提供できる。 With such a configuration, it is possible to provide a starter motor that can shorten the time from the initial movement until the brush comes into surface contact with the segment and can suppress a change in motor performance due to a change with time.
本発明によれば、初動時において、同極同士の2つのブラシは、このうちの一方のブラシが径方向外側でセグメントに接触すると共に、他方のブラシが径方向内側でセグメントに接触する。すなわち、各ブラシは、周方向の幅全体に亘ってセグメントに接触する。とりわけ、セグメントの径方向内側に接触する他方のブラシにあっては、ブラシが接触するセグメント数が同一になる。このため、経時変化に伴って巻線の有効導体数が変化するのを従来と比較して抑制でき、この結果モータ性能の変化を抑制することが可能になる。
また、初動時において、各ブラシのセグメントに対する接触面積が減少する分、各ブラシのセグメントに対する面圧を増大させることができる。このため、初動時のブラシの摩耗を促進させることができ、初動時から各ブラシがセグメントに面接触するまでの時間を短縮することが可能になる。
According to the present invention, at the time of initial movement, two brushes of the same polarity have one brush in contact with the segment at the radially outer side and the other brush in contact with the segment at the radially inner side. That is, each brush contacts the segment over the entire circumferential width. In particular, in the other brush in contact with the radially inner side of the segment, the number of segments with which the brush contacts is the same. For this reason, it can suppress that the number of effective conductors of a coil | winding changes with a time-dependent change compared with the past, As a result, it becomes possible to suppress the change of motor performance.
Further, at the time of initial movement, the contact pressure with respect to each brush segment can be increased as much as the contact area with each brush segment decreases. For this reason, it is possible to promote wear of the brush at the time of initial movement, and it is possible to shorten the time from the initial movement to the time when each brush comes into surface contact with the segment.
(スタータモータ)
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、スタータモータの一部断面図である。
同図に示すように、スタータモータ1は、例えば、不図示の船舶用のエンジンの始動に必要な回転力を発生するための所謂慣性飛び込み式のスタータモータである。スタータモータ1は、フロントブラケット2(図1における上側)と、フロントブラケット2に一端部が固定される円筒状のステータ3と、ステータ3の他端部を閉塞するリヤブラケット4(図1における下側)と、ステータ3内に配置され、フロントブラケット2、およびリヤブラケット4に回転自在に支持されるアーマチュア5と、アーマチュア5の回転軸10の一端側(図1における上端側)に設けられているピニオン機構60とを備えている。
(Starter motor)
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a starter motor.
As shown in the figure, the starter motor 1 is, for example, a so-called inertia dive starter motor for generating a rotational force necessary for starting a marine engine (not shown). The starter motor 1 includes a front bracket 2 (upper side in FIG. 1), a
フロントブラケット2は、例えばアルミダイカスト等により略円板状に形成されたものであって、径方向中央に回転軸10を挿通可能な貫通孔15が設けられている。この貫通孔15を介し、回転軸10の一端がフロントブラケット2から突出している。貫通孔15のステータ3側には、回転軸10の一端部を回転自在に支持する軸受16が圧入固定されている。また、貫通孔15のピニオン機構60側に、オイルシール17が設けられている。
The
さらに、フロントブラケット2の外周縁には、ステータ3の一端が内嵌されるリング状の嵌合部2aがステータ3側に向かって突設されている。
また、フロントブラケット2の外周部には、ボルト19を挿通可能な挿通孔(不図示)が形成されている。この挿通孔にボルト19を挿通し、ステータ3を介してリヤブラケット4にボルト19が締結されることにより、フロントブラケット2がステータ3に固定されるようになっている。
Further, a ring-shaped
Further, an insertion hole (not shown) through which the
ステータ3は、例えば鉄等により形成されたものであって、筒部21Aを有する略円筒状のヨーク21を備えている。ヨーク21のフロントブラケット2側の周縁には、嵌合部2aに嵌合可能な嵌合部3aが形成されている。一方、ヨーク21のリヤブラケット4側の周縁には、リヤブラケット4に内嵌可能な嵌合部3bが形成されている。
また、ヨーク21の内周側には、界磁用の瓦状に形成されたマグネット22が周方向に沿って複数固着されている。マグネット22には、例えば、ネオジウム系の希土類磁石などを用いることができる。
The
Further, a plurality of
アーマチュア5は、回転軸10にアーマチュアコア11と、コンミテータ12とが外嵌固定されたものである。アーマチュアコア11は、例えば鉄心片を積層して製造され、回転軸10を中心にして放射状に延びる複数のティース6を有する。各ティース6間には、軸方向に長い蟻溝状のスロット7が形成されており、このスロット7を介してティース6に巻線13が巻装されるようになっている。
In the
図2は、コンミテータの概略構成を示す平面図である。
図1、図2に示すように、コンミテータ12は、略円板状に形成された所謂ディスク型コンミテータであって、回転軸10のアーマチュアコア11よりも他端側(図1における下端側)に外嵌固定されている。コンミテータ12のリヤブラケット4側の面は、後述のブラシ32が摺接する回転摺動面に設定されており、ここに複数のセグメント14が回転軸10を中心に放射状に配設されている。
各セグメント14は、径方向中心から径方向外側に向かって徐々に末広がりとなるように軸方向平面視略扇状に形成されている。周方向で隣接するセグメント14,14間には、互いに絶縁を確保するためのスリット18が形成されている。また、各セグメント14には、巻線13の一端が接続されている。
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the commutator.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Each
図3は、リヤブラケットをフロントブラケット側からみた平面図である。
図1、図3に示すように、リヤブラケット4は、例えばアルミダイカスト等により有底筒状に形成されたものであって、外周部に刻設されている雌ネジ部23にボルト19が螺入されることにより、ステータ3に固定されるようになっている。リヤブラケット4の底部4Aには、径方向中央にボス部25がステータ3側に向かって突設されている。このボス部25には、アーマチュア5の回転軸10の他端を回転自在に支持するための軸受26が圧入されている。
FIG. 3 is a plan view of the rear bracket as seen from the front bracket side.
As shown in FIGS. 1 and 3, the rear bracket 4 is formed in a bottomed cylindrical shape by, for example, aluminum die casting or the like, and the
(ブラシ装置)
リヤブラケット4の底部4Aの内側には、ブラシ装置29が設けられている。ブラシ装置29は、不図示の外部電源からの電力をコンミテータ12を介して巻線13に供給するためのものであって、リヤブラケット4の内面側に固定されたブラシホルダ30を有している。
ブラシホルダ30は略環状の樹脂成型品であり、径方向中央には、リヤブラケット4のボス部25の外周面を覆うように形成されたホルダボス30Aが突設されている。すなわち、リヤブラケット4に突設されたボス部25とブラシホルダ30に突設されたホルダボス30Aとによってアーマチュア5の回転軸10の他端を回転自在に支持する軸受けボスが構成された状態になっている。
(Brush device)
A brush device 29 is provided inside the
The
また、リヤブラケット4には、ホルダボス30Aを囲むように4つのホルダ部31が一体に設けられている。ホルダ部31は、四角筒状に形成されたものであって、軸方向に沿って配置されている。また、4つのホルダ部31は、このうちの2つが回転軸10を中心にして互いに対向するように、配置されている。そして、各ホルダ部31には、それぞれアーマチュア5を構成するコンミテータ12のセグメント14に摺接する導電性のブラシ32が1つずつ摺動自在に収容されている。
The rear bracket 4 is integrally provided with four
図4は、図3のA−A線に沿う断面図、図5は、図3のB−B線に沿う断面図である。
図3〜図5に詳示するように、ブラシ32は、略直方体に形成されたものであって、その横断面長手方向がコンミテータ12の径方向に沿うようにホルダ部31内に収納されている。そして、ブラシ32は、ホルダ部31内に配置されたスプリング33により、コンミテータ12側に向けて付勢されている。ブラシ32の横断面短手方向における側面には、ピグテール34の一端が溶着などによって固定されている。ピグテール34は、ホルダ部31の側部に形成された不図示のスリットから引き出される。
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
As shown in detail in FIGS. 3 to 5, the
ここで、各ブラシ32のセグメント14に対する摺接面37には、コンミテータ12の径方向に沿って傾斜した傾斜面37aが形成されている。そして、傾斜面37aの傾斜向きが周方向に互い違いになるように配置されている。さらに、4つのブラシ32は、これらのうち、図3における上側の2つのブラシ32,32が陽極ブラシ32A,32Aとして構成され、図3における下側の2つのブラシ32,32が陰極ブラシ32B,32Bとして構成されている。
Here, an
すなわち、陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、それぞれ異極同士が回転軸10を中心にして対向するように、かつ同極同士が周方向に隣り合うように配置されていることになる。
また、2つの陽極ブラシ32A,32Aは、これらのうち、一方(図3における左方)の陽極ブラシ32Aの傾斜面37aは、径方向外側から径方向内側に向かうに従ってセグメント14側に傾斜した外向傾斜面37a1となる。また、他方(図3における右方)の陽極ブラシ32Aの傾斜面37aは、径方向内側から径方向外側に向かうに従ってセグメント14側に傾斜した内向傾斜面37a2となる。
That is, the
Further, of the two
さらに、2つの陰極ブラシ32B,32Bは、これらのうち、一方(図3における左方)の陰極ブラシ32Bの傾斜面37aは、径方向内側から径方向外側に向かうに従ってセグメント14側に傾斜した内向傾斜面37a2となる。また、他方(図3における右方)の陰極ブラシ32Bの傾斜面37aが径方向外側から径方向内側に向かうに従ってセグメント14側に傾斜した外向傾斜面37a1となる。
このように配置された各ブラシ32は、それぞれセグメント14に対する接触状態が異なる。より具体的に図6に基づいて説明する。
Further, of the two cathode brushes 32B and 32B, the
Each
図6は、セグメントとブラシとの接触状態を示す説明図である。なお、図6は、説明を分かり易くするために、2つの同極同士のブラシ32(2つの陽極ブラシ32A,32A、または2つの陰極ブラシ32B,32B)と複数のセグメント14の一部のみを示し、隣り合う同極ブラシ間の間隔を図3よりも狭く図示している。
同図に示すように、同極同士のブラシ、つまり、2つの陽極ブラシ32A,32A、または2つの陰極ブラシ32B,32Bの一方は、外向傾斜面37a1を有している(図6における右側のブラシ32A,32B参照)。また、2つの陽極ブラシ32A,32A、または2つの陰極ブラシ32B,32Bの他方は、内向傾斜面37a2を有している(図6における左側のブラシ32A,32B参照)。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a contact state between a segment and a brush. In FIG. 6, for easy understanding, only two
As shown in the figure, brushes of the same polarity, that is, one of the two
このため、一方(図6における左方)の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bの横断面長手方向における一側は、この全体がセグメント14の径方向外側に接触した状態になる。また、他方(図6における右方)の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bの横断面長手方向における他側は、この全体がセグメント14の径方向内側に接触した状態になる。
For this reason, one side (the left side in FIG. 6) of the
ここで、各セグメント14は、径方向中心から径方向外側に向かって徐々に末広がりとなるように軸方向平面視略扇状に形成されている。すなわち、セグメント14の内周側の周長は、外周側の周長よりも短く設定されていることになる。一方、陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、それぞれ略直方体に形成されているので、互いに対向する辺の長さが略同一に設定されていることになる。
このため、例えば、本実施形態においては一方の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、1つのセグメント14に接触した状態になる(図6におけるP1部参照)。また、他方の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、3つのセグメント14に跨って接触した状態になる(図6におけるP2部参照)。
Here, each
For this reason, for example, in this embodiment, one
図3に示すように、各陽極ブラシ32A,32Aに一端が接続されているピグテール34は、給電板35を介してターミナルボルト36に接続されている。つまり、ピグテール34の他端は、給電板35に溶着などによって接続されている。ピグテール34は、給電板35から末広がり状に配索されて2つのプラス側のブラシ32Aに接続された状態になっている。給電板35は略L字形に屈曲させられており、ブラシホルダ30にインサート成型されている。
一方、陰極ブラシ32B,32Bに一端が接続されているピグテール34の他端は、アース端子40に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, the other end of the
ターミナルボルト36は、不図示の外部電源と給電板35とを電気的に接続するためのものであって、ボルト本体51とボルト本体51の基端に設けられ、ブラシホルダ30内に配置される頭部41とから成る。
ボルト本体51は、ブラシホルダ30、およびリヤブラケット4のそれぞれに形成された端子挿入孔42,43を介して内面側から外側へと突出している。ボルト本体51の先端側には、雄ネジ部52が刻設されており、ここにナット47が螺入されるようになっている。
The
The bolt
また、ブラシホルダ30、およびリヤブラケット4のそれぞれに設けられた端子挿入孔42,43には、Oリング44が挿入されている。これによって、ターミナルボルト36のボルト本体51と端子挿入孔42,43との間の間隙がシールされる。
一方、リヤブラケット4の外側では、ターミナルボルト36に、樹脂ブッシュ45と、ストッパワッシャ46とを通した後でナット47を締め込んである。このように、ターミナルボルト36とナット47とにより、ブラシホルダ30とリヤブラケット4を挟み込んでいる。また、樹脂ブッシュ45には、ナット47を囲むように絶縁性のリング部材48が一体成形されている。
An O-
On the other hand, on the outside of the rear bracket 4, the
(ピニオン機構)
ピニオン機構60は、クラッチ61と、ピニオンギヤ62とを有しており、回転軸10の一端側(図1における上端側)の外周に取り付けられている。より具体的には、回転軸10のフロントブラケット2から突出している部位であって、かつフロントブラケット2寄りに、ヘリカルスプライン63が形成されており、ここに、クラッチ61を構成する有底筒状のクラッチハウジング64が螺合されている。
クラッチハウジング64の底部64Aには、回転軸10のヘリカルスプライン63に噛合うヘリカルスプライン65が形成されている。
(Pinion mechanism)
The
A
クラッチハウジング64の内側には、回転軸10の周囲を取り囲むように筒状に形成されたクラッチインナ66が回転軸10に対してスライド移動可能に外嵌されている。また、クラッチインナ66は、クラッチローラ67を介し、クラッチハウジング64に対して軸方向に変位不能、かつ相対回転可能に係合されている。さらに、クラッチハウジング64の開口部64Bには、この開口部64Bを閉塞するようにホルダ68が設けられており、この上からクラッチカバー59で周囲が覆われている。
A clutch inner 66 formed in a cylindrical shape so as to surround the periphery of the
ホルダ68は、クラッチハウジング64内への塵埃の侵入を防止するためのものであって、略環状に形成されており、内周縁にシールリング68Aが設けられている。ホルダ68の径方向中央には、クラッチインナ66が軸方向外側に向かって突出されており、クラッチインナ66の外周面がシールリング68Aの内周縁に摺接した状態になっている。
The
このように、クラッチ61は、クラッチハウジング64、クラッチインナ66、クラッチローラ67、およびホルダ68を主な構成としている。そして、クラッチ61は、クラッチハウジング64とクラッチインナ66との間に生じるトルク差、および回転速度差が所定値以内の場合、互いに回転力を伝達する一方、トルク差、および回転速度差が所定値を越えた場合、回転力の伝達が遮断されるように構成されている。
As described above, the clutch 61 mainly includes the
クラッチインナ66の先端部、つまり、ホルダ68から突出した端部には、ピニオンギヤ62が一体成形されている。
ピニオンギヤ62は、不図示のエンジンのリングギヤ69に噛合うことにより、回転軸10の回転力をリングギヤ69に伝達してエンジンを始動させるためのものである。ピニオンギヤ62は、回転軸10に対してスライド移動自在に外嵌されている。
A
The
回転軸10の一端には、ストッパ71が外嵌されている。ストッパ71は、回転軸10の一端に取り付けられている止め輪72により、抜け方向への移動が規制されている。ストッパ71の抜け方向が規制されることにより、ピニオン機構60の抜け方向も規制される。また、ストッパ71とピニオンギヤ62との間には、回転軸10の周囲を取り囲むように形成されたリターンスプリング73が設けられている。このリターンスプリング73によって、ピニオンギヤ62に常時フロントブラケット2側に向かって押し戻される力が付勢される。
A
(ブラシの製造方法、取り付け方法)
次に、ブラシ32の製造方法について説明する。
ブラシ32は、導電性を有する金属の角棒を所定長さに切断することにより形成される。そして、切断された角棒の摺接面37側に横断面長手方向に沿う傾斜面37aを形成し、ブラシ32の製造が完了する。
続いて、複数のブラシ32の傾斜面37aの向きを揃え、ブラシ32の横断面短手方向の側面にピグテール34を溶着する。このとき、傾斜面37aの向きが同じなので、接続作業性を向上させることができると共に、ピグテール34の誤溶着を防止できる。
(Brush manufacturing method, mounting method)
Next, a method for manufacturing the
The
Subsequently, the orientations of the
次に、リヤブラケット4に設けられているブラシホルダ30のホルダ部31に、スプリング33を挿入した後、各ブラシ32を挿入する。このとき、傾斜面37aの向きが周方向に沿って互い違いとなるように、かつブラシ32の横断面長手方向がコンミテータ12の径方向に沿うように挿入する。各ブラシ32を周方向に沿って互い違いに挿入することにより、同極同士となるブラシ32のピグテール34の引き出し方向が同方向になる(図3参照)。これにより、ブラシ32の取り付けが完了する。
Next, after inserting the
(スタータモータの動作)
次に、図1、図3〜図6に基づいて、スタータモータ1の動作について説明する。
図1に示すように、スタータモータ1は、例えば、不図示の船体に、ピニオン機構60が鉛直方向上方を向くように、かつ回転軸10が鉛直方向に沿うように縦置きされる。すなわち、ターミナルボルト36が鉛直方向下方に向かって突出し、これを覆うターミナルカバー83も鉛直下方に位置することになる。また、ターミナルカバー83の導出部85は、開口部95が鉛直方向上方を向いた状態になる。
(Starter motor operation)
Next, the operation of the starter motor 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 6.
As shown in FIG. 1, the starter motor 1 is placed vertically on a hull (not shown) so that the
このような状態で、船舶のエンジンを始動すべく、不図示のイグニションスイッチをオンすると、ターミナルボルト36を介してブラシ32のうち、2つの陽極ブラシ32A,32Aに電圧が印加される。各ブラシ32は、それぞれセグメント14に摺接しているので、セグメント14を介して巻線13に電流が供給される。すると、アーマチュアコア11に磁界が形成され、ヨーク21のマグネット22との間に磁気的な反発力や吸引力が作用し、回転軸10が回転する。
In this state, when an ignition switch (not shown) is turned on to start the marine engine, a voltage is applied to the two
ここで、図6に詳示するように、2つの陽極ブラシ32A,32A、および2つの陰極ブラシ32B,32Bの摺接面37には、それぞれ傾斜面37aが形成されているので、スタータモータ1の初動時において、各ブラシ32の接触面積が減少し、各ブラシ32のセグメント14に対する面圧が増大する。
このような状態で回転軸10が回転すると、ブラシ32の面圧が大きい分、摺接面37の摩耗が促進される。そして、所定時間経過後、セグメント14に対してブラシ32が面接触する(図7(b)参照)。つまり、本実施形態にあっては、3つのセグメント14に跨るように各ブラシ32が摺接した状態になる。
Here, as shown in detail in FIG. 6, since the sliding
When the
また、各セグメント14は、径方向中心から径方向外側に向かって徐々に末広がりとなるように軸方向平面視略扇状に形成されているので、各セグメント14の回転方向一側14aが各ブラシ32の横断面短手方向における一側32aに対して斜めに延在した状態になる。このため、各ブラシ32における次のセグメント14への切り替わりが徐々に行われる。
Further, each
回転軸10が回転することにより、回転軸10のヘリカルスプライン63に噛合うクラッチハウジング64が連れ回り、クラッチ61に慣性力が作用する。そして、慣性力によってピニオン機構60がリターンスプリング73のバネ力に抗し、ヘリカルスプライン63に沿うように回転しながら、リングギヤ69側、つまり、重力方向とは反対側の上方に向かって押し出される。すると、リングギヤ69にピニオンギヤ62が噛み合い、回転軸10の回転力がピニオン機構60を介してリングギヤ69に伝達される。そして、エンジンが起動する。
As the
エンジンが起動し、ピニオンギヤ62の回転速度が回転軸10の回転速度を上回ると、クラッチ61が作用してピニオンギヤ62が空転する。これにより、エンジンが起動することによるリングギヤ69の回転力が回転軸10に伝達されてしまうことを防止できる。
さらに、回転軸10の回転が安定すると、ピニオン機構60に作用する慣性力が弱まる。すると、この慣性力よりもリターンスプリング73のバネ力が上回ると共に、ピニオン機構60の自重により、ピニオン機構60が鉛直方向下方に向かって押し戻される。そしてこの後、スタータモータ1を停止する。
When the engine is started and the rotational speed of the
Furthermore, when the rotation of the
(効果)
したがって、上述の実施形態によれば、スタータモータ1の初動時において、一方の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、1つのセグメント14に接触した状態になると共に、他方の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、3つのセグメント14に跨って接触した状態になるので、従来と比較して初動時から所定時間経過後に至るまでのブラシ32が接触するセグメント数の変化を小さくできる。とりわけ、他方(図6における右方)の陽極ブラシ32A、および陰極ブラシ32Bは、初動時に3つのセグメント14に跨って接触しているので、初動時と所定時間経過後とで接触するセグメント数が変化しない。このため、経時変化に伴って巻線13の有効導体数が変化するのを従来と比較して抑制でき、この結果スタータモータ1のモータ性能の変化を抑制することが可能になる。
(effect)
Therefore, according to the above-described embodiment, when the starter motor 1 is initially moved, the one
また、初動時において、各ブラシ32のセグメント14に対する接触面積が減少する分、各ブラシ32のセグメント14に対する面圧を増大させることができる。このため、初動時のブラシ32の摩耗を促進させることができ、初動時から各ブラシ32がセグメント14に面接触するまでの時間を短縮することが可能になる。
Further, at the time of the initial movement, the contact pressure of each
さらに、各セグメント14を、径方向内側から径方向外側に向かって末広がりとなるように平面視扇状に形成すると共に、各ブラシ32を断面長方形状に形成することにより、各セグメント14の回転方向一側14aが各ブラシ32の横断面短手方向における一側32aに対して斜めに延在した状態になる。このため、各ブラシ32における次のセグメント14への切り替わりが徐々に行われる。この結果、整流性を向上させることが可能になる。また、各ブラシ32を容易に製造することが可能になる。
Further, each
そして、各ブラシ32に形成されている傾斜面37aの向きが周方向に沿って互い違いとなるように配置し、それぞれ周方向に隣り合うブラシ32同士を陽極ブラシ32Aとして構成すると共に、陰極ブラシ32Bとして構成している。このため、各ブラシ32にピグテール34を溶着する際、傾斜面37aの向きを同じにした状態で作業を行うことができる。ブラシ32へのピグテール34の接続作業性の向上化、誤溶着の防止化を図ることができる。よって、製造歩留まりを向上させることが可能になると共に、陽極ブラシ32Aと陰極ブラシ32Bとをそれぞれ別々に管理する必要がなく、部品管理を容易に行うことができる。
しかも、ホルダ部31にブラシ32を組み付けた際に、同極同士となるブラシ32のピグテール34の引き出し方向を同方向にすることができる(図3参照)。このため、ピグテール34を無駄に引き回すことを防止でき、ブラシホルダ30内のレイアウト性が向上する。
And it arrange | positions so that the direction of the
And when the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、スタータモータ1は、例えば、不図示の船舶用のエンジンの始動に必要な回転力を発生するためのものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、自動二輪車等のエンジン始動用にスタータモータ1を用いることも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the case where the starter motor 1 is for generating a rotational force necessary for starting a marine engine (not shown) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the starter motor 1 can be used for starting an engine of a motorcycle or the like.
1 スタータモータ
5 アーマチュア
10 回転軸
12 コンミテータ(ディスクコンミテータ)
13 巻線
14 セグメント
21 ヨーク(ヨークハウジング)
22 マグネット(磁極)
29 ブラシ装置
32 ブラシ(共有ブラシ)
32A 陽極ブラシ
32B 陰極ブラシ
37 摺接面
37a 傾斜面(共有傾斜面)
37a1 外向傾斜面(第2傾斜面)
37a2 内向傾斜面(第1傾斜面)
1
13
22 Magnet (magnetic pole)
29
37a1 Outwardly inclined surface (second inclined surface)
37a2 Inwardly inclined surface (first inclined surface)
Claims (4)
これら陽極ブラシ、および陰極ブラシは、それぞれ異極同士が前記ディスクコンミテータの回転軸を挟んで対向するように、かつ同極同士が周方向に隣り合うように配置されているブラシ装置であって、
前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシは、
それぞれの一方のブラシの摺接面に、径方向内側から径方向外側に向かうに従って前記セグメント側に傾斜する第1傾斜面が形成されていると共に、他方のブラシの摺接面に、径方向外側から径方向内側に向かうに従って前記セグメント側に傾斜する第2傾斜面が形成されていることを特徴とするブラシ装置。 Two anode brushes for slidingly contacting a plurality of segments arranged along the circumferential direction on the rotational sliding surface of the flat disk commutator and supplying power to the windings connected to the segments; Two cathode brushes,
The anode brush and the cathode brush are brush devices that are arranged so that different poles face each other across the rotation axis of the disk commutator, and the same poles are adjacent to each other in the circumferential direction,
The two anode brushes and the two cathode brushes are:
A first sloping surface that slopes toward the segment side from the radially inner side toward the radially outer side is formed on the sliding contact surface of each one brush, and the radially outer side is formed on the sliding contact surface of the other brush. A brush device is characterized in that a second inclined surface that is inclined toward the segment side as it goes radially inward is formed.
前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシを、断面四角形状に形成したことを特徴とする請求項1に記載のブラシ装置。 Each segment is formed in a fan shape in a plan view so as to expand from the radially inner side toward the radially outer side,
The brush device according to claim 1, wherein the two anode brushes and the two cathode brushes are formed in a quadrangular cross section.
この共有傾斜面の向きを変化させて配置することにより、1種類の前記共有ブラシを前記2つの陽極ブラシ、および前記2つの陰極ブラシとして構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のブラシ装置。 On the sliding contact surface of the rectangular parallelepiped shared brush, a shared inclined surface that is inclined toward the segment side as it goes to either the radially inner side or the radially outer side,
3. The one or more types of the shared brush are configured as the two anode brushes and the two cathode brushes by changing the direction of the shared inclined surface. The brush apparatus as described.
前記ブラシ装置によって給電が行われる前記巻線を備えたアーマチュアと、
前記アーマチュアを回転自在に支持し、磁極を有するヨークハウジングとを備えたことを特徴とするスタータモータ。 The brush device according to any one of claims 1 to 3,
An armature including the winding to be fed by the brush device;
A starter motor comprising a yoke housing that rotatably supports the armature and has a magnetic pole.
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