JP2022132729A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で放熱性が高いスタータを提供する。【解決手段】磁気回路を形成するヨーク４と、ヨーク４からの磁束により回転トルクを発生する電機子７と、電機子７の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子９と、整流子９の摺動面を摺動するブラシ１０と、ブラシ１０を整流子９の摺動面へ外周方向から押圧するスプリング１２と、ブラシ１０およびスプリング１２を収納するブラシホルダ１３と、ブラシホルダ１３を保持するベース１４とを備え、ブラシホルダ１３は正極側ブラシホルダ１３１および負極側ブラシホルダ１３２を備えており、正極側ブラシホルダ１３１は絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダ１３２は金属からなる。【選択図】図２

Description

本願は、スタータに関するものである。

一般に、自動車などに搭載されエンジンを始動するスタータでは、金属製のブラシホルダでブラシを摺動保持し、ブラシホルダの外部に保持したぜんまいバネあるいは板バネによってブラシを押圧している。このとき、正極側ブラシホルダとベースとの間には、絶縁板が挟まれている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、すべてのブラシホルダを樹脂製として、ブラシを内包する構造となっている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４－７９７５０号公報 特許第３４８６０９４号公報

金属製のブラシホルダを備えた場合は、正極側ブラシホルダとべ―スとの間の絶縁を確保しなければならないため、正極側ブラシホルダとべ―スとの間に絶縁板を挟む必要があり、スタータが大きくなってしまう。また、樹脂製のブラシホルダを備えた場合は、樹脂が金属に比べて熱伝導率が小さいため、通電によって発生したブラシの熱を逃がすことが難しく、ブラシホルダの内部にバネがあった場合にバネの押圧力を弱めることとなり、スタータの性能の低下を引き起こしてしまう。ぜんまいバネあるいは板バネをブラシホルダの外部に備えた場合、バネを支える支柱が必要となり、スタータを小型化することが困難となる。

本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、小型で放熱性が高いスタータを提供することを目的とする。

本願に開示されるスタータは、磁気回路を形成するヨークと、ヨークからの磁束により回転トルクを発生する電機子と、電機子の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子と、整流子の摺動面を摺動するブラシと、ブラシを整流子の摺動面へ外周方向から押圧するスプリングと、ブラシおよびスプリングを収納するブラシホルダと、ブラシホルダを保持するベースとを備え、ブラシホルダは正極側ブラシホルダおよび負極側ブラシホルダを備えており、正極側ブラシホルダは絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダは金属からなることを特徴とする。

本願に開示されるスタータは、ブラシおよびスプリングを収納するブラシホルダを備え、ブラシホルダは正極側ブラシホルダおよび負極側ブラシホルダを備えており、正極側ブラシホルダは絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダは金属からなるので、小型で放熱性が高い。

実施の形態１によるスタータの構成を示す一部断面図である。 実施の形態１におけるブラシ保持装置の斜視図である。 実施の形態１における正極側ブラシホルダの斜視図である。 実施の形態１における負極側ブラシホルダの斜視図である。 実施の形態１における負極側ブラシホルダのベースへの固定方法を示した断面図である。 実施の形態１における負極側ブラシホルダがベースに固定されている様子をリヤブラケットの側から見た図である。 実施の形態２における負極側ブラシホルダの斜視図である。 実施の形態３における負極側ブラシホルダがベースに固定されている様子をフロントブラケットの側から見た図である。 実施の形態４におけるブラシ保持装置の斜視図である。 実施の形態４におけるベースの斜視図である。 実施の形態４における負極側ブラシホルダの斜視図である。 実施の形態４における負極側ブラシホルダとベースの正面図である。 実施の形態５におけるブラシ保持装置の斜視図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係るスタータについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるスタータ２０の構成を示す一部断面図である。図１に示すように、スタータ２０は、ソレノイドスイッチ１と、モータ部２と、フロントブラケット１７と、リヤブラケット６とを備えている。通しボルト１６により、リヤブラケット６とフロントブラケット１７とが連結され、モータ部２を挟持して固定している。フロントブラケット１７の内部には、モータ部２において発生する回転力をエンジンに伝達する伝達機構部（図示せず）を搭載している。

モータ部２は、磁気回路を形成する円筒状のヨーク４と、ヨーク４の一端側開口部にリヤブラケット６とが嵌合され、この内部に収容される電機子７と、電機子７の軸である電機子軸８と、電機子軸８の端部の電機子７の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子９と、整流子９の外周の摺動面を摺動するブラシ１０と、ブラシ１０を保持するブラシホルダ１３と、ブラシホルダ１３が固定される円盤状のベース１４と、電機子軸８を回転保持する軸受１５とを備えている。

次に、実施の形態１によるスタータ２０の動作を説明する。ソレノイドスイッチ１がオンの状態になると、バッテリ（図示せず）からブラシ１０および整流子９を介して電機子コイル３に電流が供給される。電機子コイル３に流れる電流がヨーク４に設置した磁石５からの磁束と鎖交することにより、ヨーク４からの磁束により電機子７に回転トルクが発生し、電機子７が回転する。電機子７が回転すると、電機子７と一体に設置された整流子９と、整流子９の外周面を摺動するブラシ１０とで整流が行われる。

図２は、実施の形態１によるスタータ２０のブラシ保持装置２１の斜視図である。ソレノイドスイッチ１に接続されたリードワイヤ１８が、非導電性のグロメット１９を貫通してスタータ２０の内部の正極側ブラシ１０１に接続される。正極側ブラシ１０１は、スプリング１２と共に正極側ブラシホルダ１３１に摺動保持される。正極側ブラシ１０１から整流子９を通して電機子７に流れた電流は、再び整流子９を通して負極側ブラシ１０２に伝わる。電流は、負極側ブラシ１０２からリードワイヤ１８ａを介してベース１４に流れ、ヨーク４およびフロントブラケット１７を介して接地される。負極側ブラシ１０２は、スプリング１２と共に負極側ブラシホルダ１３２に摺動保持される。スプリング１２は、正極側ブラシ１０１または負極側ブラシ１０２を整流子９の方向に押すことにより、正極側ブラシ１０１または負極側ブラシ１０２を整流子９の摺動面に外周方向から押圧する。通電によって負極側ブラシ１０２に発生した熱は、熱伝導性が良い負極側ブラシホルダ１３２を介してベース１４に伝わり、外気と接していて熱容量が大きいリヤブラケット６およびヨーク４へと伝わるため、温度上昇を抑えることができる。正極側ブラシ１０１に発生した熱は、整流子９を介して負極側ブラシ１０２に伝わるため、モータ部２の温度上昇を全体的に抑えることができる。なお、図１に示されたブラシ１０は図２における正極側ブラシ１０１または負極側ブラシ１０２であり、図１に示されたブラシホルダ１３は図２における正極側ブラシホルダ１３１または負極側ブラシホルダ１３２である。

図３は、正極側ブラシホルダ１３１の斜視図である。正極側ブラシホルダ１３１は、ベース１４に垂直な垂直面１３１ａとベース１４に水平な水平面１３１ｂとで正極側ブラシ１０１を摺動保持し、円筒状の円筒面１３１ｃでスプリング１２を保持する。正極側ブラシホルダ１３１は、樹脂などの絶縁材料から成形されたものであり、正極側ブラシ１０１とベース１４との間を絶縁する。

図４は、負極側ブラシホルダ１３２の斜視図である。負極側ブラシホルダ１３２は金属製であり、ベース１４に垂直な垂直面１３２ａとベース１４に水平な水平面１３２ｂとで負極側ブラシ１０２を摺動保持し、スプリング１２の外径に沿って折り曲げられて形成されたスプリング保持面１３２ｃでスプリング１２が負極側ブラシホルダ１３２から脱落しないように保持する。負極側ブラシホルダ１３２は、例えば、金属製の板を板金加工したものである。このような形状であれば、順送によるプレス加工で安価に製造することができる。さらに、スプリング１２と負極側ブラシホルダ１３２との接触面積が大きくすることができるため、効率的に熱を逃がすことが可能となる。

図５は、負極側ブラシホルダ１３２のベース１４への固定方法を示した断面図である。図６は、負極側ブラシホルダ１３２がベース１４に固定されている様子をリヤブラケット６の側から見た図である。負極側ブラシホルダ１３２の先端部分に鉤型の突起１３２ｄを設け、負極側ブラシホルダ１３２をベース１４に固定することにより、負極側ブラシホルダ１３２がスプリング１２に押圧されても外れない構造となっている。また、負極側ブラシホルダ１３２のベース１４に接する側に設けた突起１３２ｅをベース１４の溝に嵌めることにより、負極側ブラシ１０２が回転する整流子９から受ける摩擦力によって負極側ブラシホルダ１３２が振動しないようにしている。組み立て時には、鉤型の突起１３２ｄをベース１４に引っ掛けるだけなので、作業を単純化できる。また、負極側ブラシホルダ１３２の下面がベース１４に接触しており、負極側ブラシホルダ１３２は熱伝導率の高い金属製なので、負極側ブラシホルダ１３２の放熱性が高いものとなる。

以上のように、実施の形態１によるスタータ２０は、磁気回路を形成するヨーク４と、ヨーク４からの磁束により回転トルクを発生する電機子７と、電機子７の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子９と、整流子９の摺動面を摺動するブラシ１０と、ブラシ１０を整流子９の摺動面へ外周方向から押圧するスプリング１２と、ブラシ１０およびスプリング１２を収納するブラシホルダ１３と、ブラシホルダ１３を保持するベース１４とを備え、ブラシホルダ１３は正極側ブラシホルダ１３１および負極側ブラシホルダ１３２を備えており、正極側ブラシホルダ１３１は絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダ１３２は金属からなるので、小型で放熱性が高い。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２によるスタータの負極側ブラシホルダ１３３の斜視図である。実施の形態２によるスタータにおいては、負極側ブラシホルダ以外の部分は、実施の形態１によるスタータと同じである。

負極側ブラシホルダ１３３は、スプリング１２より押圧力を受ける面の中央部にスプリング１２の内径より小さな円筒状のスプリング保持突起１３３ａを備えている。スプリング１２の内径部にスプリング保持突起１３３ａが入るようにスプリング１２を負極側ブラシホルダ１３３に設置することにより、負極側ブラシホルダ１３３がスプリング１２を保持する。これによって、スプリング１２と負極側ブラシホルダ１３３との接触面積が大きくなり、熱を逃がしやすくなる。さらに、スプリング１２が負極側ブラシホルダ１３３の中央部を確実に押圧できるので、ブラシ１０の振動を抑制することができ、スタータの寿命低下を防止することができる。なお、負極側ブラシホルダ１３３は、図４に示したスプリング保持面１３２ｃをさらに備えて、スプリング保持突起１３３ａとスプリング保持面１３２ｃとの両方でスプリング１２を保持してもよい。

以上のように、実施の形態２によるスタータは、負極側ブラシホルダ１３３は、スプリング１２から押圧力を受ける面の中央部に円筒状のスプリング保持突起１３３ａを備え、スプリング１２は、スプリング保持突起１３３ａによって保持されているので、熱を逃がしやすくなり、ブラシ１０の振動を抑制することができる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３によるスタータの負極側ブラシホルダ１３４がベース１４に固定されている様子をフロントブラケット１７の側から見た図である。実施の形態３によるスタータにおいては、負極側ブラシホルダ以外の部分は、実施の形態１によるスタータと同じである。負極側ブラシホルダ１３４は、負極側ブラシホルダ１３４の整流子９から遠い側の端部である後端部がヨーク４の内周部に当てられてスプリング１２によって押圧されることで固定される。負極側ブラシホルダ１３４の後端部がヨーク４の内周部に当てられているため、負極側ブラシホルダ１３４の熱が直接にヨーク４へ逃がされ、負極側ブラシホルダ１３４の温度上昇が抑えられる。例えば、負極側ブラシホルダ１３４の後端部を丸める、あるいは、負極側ブラシホルダ１３４の後端部に張り出し部を設けても良い。負極側ブラシホルダ１３４の後端部を丸める、あるいは、負極側ブラシホルダ１３４の後端部に張り出し部を設けることにより、負極側ブラシホルダ１３４とヨーク４との接触面積が増え、負極側ブラシホルダ１３４の後端部をヨーク４に固定しやすくなり、負極側ブラシホルダ１３４の熱をヨーク４に伝えやすくなる。

なお、負極側ブラシホルダ１３４は、図４に示したスプリング保持面１３２ｃをさらに備えても良く、図７に示したスプリング保持突起１３３ａをさらに備えても良い。

以上のように、実施の形態３によるスタータは、負極側ブラシホルダ１３４が負極側ブラシホルダ１３４の整流子９から遠い側の端部がヨーク４の内周部に当てられて固定されているので、負極側ブラシホルダ１３４の温度上昇が抑えられる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４によるスタータのブラシ保持装置２１ａの斜視図である。図１０はベース１４ａの斜視図であり、ベース１４ａにおいて負極側ブラシホルダ１３５が挿入される部分を示している。図１１は負極側ブラシホルダ１３５の斜視図であり、図１２は負極側ブラシホルダ１３５とベース１４ａの正面図である。ベース１４ａは、負極側ブラシホルダ１３５の厚さと同じ幅、あるいは、負極側ブラシホルダ１３５の厚さよりも大きな幅の、切込み１４１を備えている。負極側ブラシホルダ１３５の整流子９から遠い側の端部である後端部には切込み１３５ａが設けられており、ベース１４ａの切込み１４１と負極側ブラシホルダ１３５の切込み１３５ａとを互いにスライドさせて組み合わせることによって、負極側ブラシホルダ１３５がベース１４ａに固定される。このとき、負極側ブラシ１０２は、負極側ブラシホルダ１３５の垂直面１３５ｂとベース１４ａの上面１４２とに接して、摺動保持される。負極側ブラシ１０２の側面が負極側ブラシホルダ１３５の垂直面１３５ｂに接しており、負極側ブラシ１０２の下面がベース１４ａの上面１４２に接しているため、負極側ブラシ１０２の熱を負極側ブラシホルダ１３５とベース１４ａとの両方に逃がすことができ、負極側ブラシの温度上昇を抑えることができる。

以上のように、実施の形態４によるスタータは、負極側ブラシホルダ１３５に収納されている負極側ブラシ１０２は、負極側ブラシホルダ１３５およびベース１４ａに接して摺動保持されているので、負極側ブラシの温度上昇を抑えることができる。

実施の形態５．
図１３は、実施の形態５によるスタータのブラシ保持装置２１ｂの斜視図である。正極側ブラシホルダ１３６は表面にフィン１３６ａを備えており、負極側ブラシホルダ１３７は表面に板金の打ち出しによる突起１３７ａを備えている。正極側ブラシホルダ１３６の表面にフィン１３６ａを備え、負極側ブラシホルダ１３７の表面に突起１３７ａを備えることにより、モータ部２の内部において正極側ブラシホルダ１３６および負極側ブラシホルダ１３７の放熱性が高くなり、ブラシ１０の温度上昇が抑制される。

なお、正極側ブラシホルダ１３６にフィン１３６ａを備え、負極側ブラシホルダ１３７に突起１３７ａを備えるとしたが、正極側ブラシホルダ１３６に突起を備えてもよく、負極側ブラシホルダ１３７にフィンを備えても良い。さらに、フィンおよび突起の数は、１つでも複数でもよい。

以上のように、実施の形態５によるスタータは、ブラシホルダ１３の表面に、フィンあるいは突起を備えたので、ブラシ１０の温度上昇が抑制される。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ ソレノイドスイッチ、２ モータ部、３ 電機子コイル、４ ヨーク、５ 磁石、６ リヤブラケット、７ 電機子、８ 電機子軸、９ 整流子、１０ ブラシ、１２ スプリング、１３ ブラシホルダ、１４、１４ａ ベース、１５ 軸受、１６ 通しボルト、１７ フロントブラケット、１８、１８ａ リードワイヤ、１９ グロメット、２０ スタータ、２１、２１ａ、２１ｂ ブラシ保持装置、１０１ 正極側ブラシ、１０２ 負極側ブラシ、１３１ 正極側ブラシホルダ、１３１ａ 垂直面、１３１ｂ 水平面、１３１ｃ 円筒面、１３２ 負極側ブラシホルダ、１３２ａ 垂直面、１３２ｂ 水平面、１３２ｃ スプリング保持面、１３２ｄ 突起、１３２ｅ 突起、１３３ 負極側ブラシホルダ、１３３ａ スプリング保持突起、１３４ 負極側ブラシホルダ、１３５ 負極側ブラシホルダ、１３５ａ 切込み、１３５ｂ 垂直面、１３６ 正極側ブラシホルダ、１３６ａ フィン、１３７ 負極側ブラシホルダ、１３７ａ 突起、１４１ 切込み、１４２ 上面。

本願に開示されるスタータは、磁気回路を形成するヨークと、ヨークからの磁束により回転トルクを発生する電機子と、電機子の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子と、整流子の摺動面を摺動するブラシと、ブラシを整流子の摺動面へ外周方向から押圧するスプリングと、ブラシおよびスプリングを収納するブラシホルダと、ブラシホルダを保持するベースとを備え、ブラシホルダは正極側ブラシホルダおよび負極側ブラシホルダを備えており、正極側ブラシホルダは絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダは金属からなり、負極側ブラシホルダは、ベースに接する側に突起を備え、突起がベースの溝に嵌められて負極側ブラシホルダがベースに固定され、負極側ブラシホルダは、整流子に対向する先端部分に鉤型の突起を備え、鉤型の突起がベースに引っ掛けられていることを特徴とする。

本願に開示されるスタータは、ブラシおよびスプリングを収納するブラシホルダを備え、ブラシホルダは正極側ブラシホルダおよび負極側ブラシホルダを備えており、正極側ブラシホルダは絶縁材料からなり、負極側ブラシホルダは金属からなり、負極側ブラシホルダは、ベースに接する側に突起を備え、突起がベースの溝に嵌められて負極側ブラシホルダがベースに固定され、負極側ブラシホルダは、整流子に対向する先端部分に鉤型の突起を備え、鉤型の突起がベースに引っ掛けられているので、小型で放熱性が高い。

Claims (8)

1. 磁気回路を形成するヨークと、
   前記ヨークからの磁束により回転トルクを発生する電機子と、
   前記電機子の回転軸と同軸上に設置され、外周部に摺動面を有する整流子と、
   前記整流子の摺動面を摺動するブラシと、
   前記ブラシを前記整流子の摺動面へ外周方向から押圧するスプリングと、
   前記ブラシおよび前記スプリングを収納するブラシホルダと、
   前記ブラシホルダを保持するベースとを備え、
   前記ブラシホルダは正極側ブラシホルダおよび負極側ブラシホルダを備えており、
   前記正極側ブラシホルダは絶縁材料からなり、
   前記負極側ブラシホルダは金属からなることを特徴とするスタータ。
2. 前記負極側ブラシホルダは、金属製の板を板金加工したものであることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
3. 前記負極側ブラシホルダの突起が前記ベースの溝に嵌められて前記負極側ブラシホルダが前記ベースに固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ。
4. 前記負極側ブラシホルダは、前記スプリングの外径に沿って折り曲げられて形成されたスプリング保持面を備え、
   前記スプリングは、前記スプリング保持面によって保持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスタータ。
5. 前記負極側ブラシホルダは、前記スプリングから押圧力を受ける面の中央部に円筒状のスプリング保持突起を備え、
   前記スプリングは、前記スプリング保持突起によって保持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスタータ。
6. 前記負極側ブラシホルダは、前記負極側ブラシホルダの前記整流子から遠い側の端部が前記ヨークの内周部に当てられて固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスタータ。
7. 前記負極側ブラシホルダに収納されている負極側ブラシは、前記負極側ブラシホルダおよび前記ベースに接して摺動保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ。
8. 前記ブラシホルダの表面に、フィンあるいは突起を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のスタータ。

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