JP2582194B2 - エンドカバーとヨークの組付構造を改良した小型電動機およびヨーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型電動機に係わり、更
に詳細には小型電動機におけるエンドカバーとヨークの
組付構造およびヨークに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型電動機におけるエンドカバーとヨー
クの組付構造および製造方法に関する従来技術の代表例
には次のものがある。

【０００３】（第１の従来技術） 椀状エンドカバーに樹脂材料を用い、これの開放端外周
をヨークのラッパ状に拡大された開放端部内側に嵌合し
て装着する例（実開平２−３１６４号公報）。

【０００４】（問題点） (1) 椀状のエンドカバーは金属材料に比べて低強度であ
る樹脂製で金型射出成形されるため、離型する都合上そ
の内径は開放端側が大きい形状となっており、さらに実
施例に示されるようなエンドカバーではその開口端に電
動機のブラッシホルダに接続されるリードワイヤを通す
ための切欠があるため、締付ボルトにてエンドカバーを
ヨークに挟着する時にその開口端が口開き状態になり易
いが、エンドカバー取付側のヨーク開口端をラッパ状に
拡大し、その拡大端部内側にエンドカバー開口端を嵌合
してエンドカバー開口端の広がりを押えるとしている。
しかしラッパ状に拡大されたヨーク端部の内側面の形状
は明細書中には詳しく述べられておらず、実施例に示さ
れるような傾斜面を持たず内径一定部と段部だけを有す
る形状ではヨーク開口端部の拡大された内径一定部内周
とエンドカバー開口端外周の嵌合精度を高精度にする必
要があり、明細書中に述べられているようにエンドカバ
ーを樹脂製、ヨークを鉄板絞りで製作した時にも必要と
される精度が確保しにくく、また組立性も悪いという問
題がある。

【０００５】(2) 椀状樹脂材料製のエンドカバーをその
後壁から取付ボルトを用い、ヨークを介して機枠に挟着
しているが、樹脂材料は金属材料に比べて面圧強度が低
いためヨークに装着する際にはヨークとの当接面積を広
く確保する必要があり、そのためにエンドカバーを厚肉
にし、ヨーク段部のエンドカバー受面積を広くとるため
にヨークの該開口端内径拡大量を大きくする必要があ
る。従ってヨークの該開口端内径拡大部は鋼板絞り加工
では成形できても、例えば鋼管または鋼板絞り品を軸方
向に冷間拡大押出加工することにより、その開口端内径
拡大部壁を肉薄にし、かつ加工硬化させるように成形す
ることはできない。そのためヨークの内径拡大部外径が
大きくなり、電動機を小型化することに不利である。

【０００６】(3) 樹脂には高温下（例えば熱可塑性樹脂
では１５０℃程度）にてクリープ変形し易くなる特質が
あり、これが樹脂材料製のエンドカバーに起こって通し
ボルトの締付力が低下したり、電動機の軸方向精度が低
下する危険性がある。

【０００７】(4) 明細書の実施例中にエンドカバーの内
部空間を広くするためにヨークの内径よりエンドカバー
の内径を大きくすることもできると書かれているが、実
施例ではヨークの拡大された端部内側面の形状は図示に
よると傾斜面を持たず内径一定部と段部だけを有する形
状になっており、締付ボルトの先端がヨークの段部にひ
っかかり、組立性が低下する危険性がある。

【０００８】（第２の従来技術） 鉄性ヨークのリアカバー嵌合当接部を切削加工にて成形
し、ここにエンドカバーを装着する例（特公平２−３３
９０号公報）。

【０００９】（問題点） (1) エンドカバーと嵌合するための突起および当接面部
の厚さの円筒鉄材をヨーク材として用いるためヨーク重
量が重くなる。

【００１０】(2) 切削加工は生産性が良くない。

【００１１】(3) 実施例の図ではエンドカバーはその開
口端に電動機のブラッシホルダに接続されるリードワイ
ヤを通すための切欠があるため、締付ボルトを用いてそ
の後壁からエンドカバーをヨークに挟着した時にエンド
カバーの開口端が広がり易い形状となっているが、エン
ドカバーの開口端内周がヨーク端部の外周に嵌合される
ようになっているため、高強度の材料を用いたり肉厚を
増加させたりしてエンドカバー自体の剛性を高める以外
に前記のエンドカバー開口端の広がりを抑制する方法は
無い。従ってエンドカバーは比較的剛性の高い鋼板プレ
ス品が良く用いられているが充分とは言えない。またエ
ンドカバーに鋼板プレス品を用いた時には、絞り工程で
のスプリングバックやエンドカバー開口端の切欠加工お
よび縁切加工等により、エンドカバー開口端の形状寸法
精度を確保しにくいという問題がある。（図９参照）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来技術
が持っている問題を解決するためのものである。

【００１３】すなわち本発明が解決しようとする課題
は、小型電動機におけるエンドカバーとヨークの組付構
造および製造方法に関する下記の事項である。

【００１４】(1) エンドカバーのヨークへの組付構造
は、組付する際にヨークによってエンドカバーの筒部外
周を矯正することにより、エンドカバー単品に剛性が無
くても組付状態において両部品の同軸精度等の組立精度
を高く保てるとともに、前記２部品のみならず締付ボル
トについても組立性が良い構造とする。

【００１５】(2) ヨークおよびエンドカバーの素材は、
電動機の使用環境温度において許容量以上のクリープ変
形を起こす恐れがなく、かつ共に同程度の面圧強度を有
し一般的によく用いらている安価な材料とする。

【００１６】(3) ヨークおよびエンドカバーは、安価で
材料歩留や生産性の高い加工法で製作する。

【００１７】(4) ヨークおよびエンドカバーを薄肉化
し、外径を小さくすることによって小型軽量の電動機と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は小型電
動機におけるエンドカバーとヨークの組付構造に関する
上記(1)〜(4)の課題を達成するために下記解決手段を提
案する。

【００１９】課題(1) の解決手段：ヨークはエンドカバ
ーが装着される側の開口端内径が拡開され、そこに段部
と、該段部の外径側から半径方向に広がる傾斜面とを有
する形状とし、更に好ましくは該段部の内径側から中心
に向かう傾斜面を有する形状とする。また、エンドカバ
ーはその筒部外径を前記ヨークの拡開されない直径一定
部の外径とほぼ同一にするとともに、その開口端内径を
前記ヨークの拡開されない直径一定部の内径より大きく
なるようにし、かつエンドカバーがヨークに組付される
際にエンドカバーの筒部外周がヨークの段部の外径側か
ら半径方向に広がる傾斜面に締まり嵌合し矯正され、エ
ンドカバーの開口端端面がヨークの段部に当接した状態
にて締付ボルトによりエンドカバーをヨークに締付固定
するようにする。このとき、エンドカバーを上記のよう
な内外径とすることによりヨークより薄肉化し、ヨーク
と組合わさったときにヨークにより矯正され易くする。
これは、特に、エンドカバーの筒部外周の真円度の矯正
に有効であり、またエンドカバーの矯正によるヨークの
変形量を小さくでき、エンドカバーとヨークの同軸精度
を著しく向上できる。また、この時締付ボルトは通常の
エンドカバーの底部外壁から挿入されるが、エンドカバ
ーの内外径を上記のようにすることにより内部空間が広
くなり、この部分での締付ボルトの組立性が向上し、更
に、ヨークに段部の内径側から中心に向かう傾斜面を形
成する場合は、締付ボルトの先端部がヨークの段部の内
径側から中心に向かう傾斜面に案内されるためスムーズ
に挿入できる。

【００２０】これによりエンドカバーのヨークへの組付
構造は、組付する際にヨークによってエンドカバー開口
端外周を矯正でき、これによってエンドカバー単品に剛
性が無くても組付状態において両部品の同軸精度等の組
立精度を高く保てるとともに、これら２部品のみならず
締付ボルトについても組立性の良い構造とできる。

【００２１】課題(2) の解決手段：ヨークの材料を鋼管
または鋼板絞り品、エンドカバーを鋼板プレス品とす
る。

【００２２】これによりヨークおよびエンドカバーの材
料は、通常の電動機の使用環境温度において許容量以上
のクリープ変形を起こす恐れがなく、かつ共に同程度の
面圧強度を有する一般的によく用いられている安価な材
料を素材として使用できる。

【００２３】課題(3) 〜(4) の解決手段：ヨークの材料
を鋼管または鋼板絞り品、エンドカバーを鋼板プレス品
とするため、これらは充分な面圧強度を有しエンドカバ
ーの開口端端面も組付する際にこれと当接するヨークの
段部も広い面積を確保する必要は無い。従ってヨークは
エンドカバーが組付けられる開口端内径拡開量を大きく
する必要は無く、鋼管または鋼板絞り品を素材とし、こ
れを冷間塑性加工の一手法である拡開押出することによ
り成形できる。またこれによってできるヨークの開口端
内径拡開壁部は加工硬化により高強度を有するので肉薄
にでき、その内径拡開壁部の外径は小さくできる。

【００２４】これによりヨークは鋼管または鋼板絞り品
を冷間塑性加工して、エンドカバーは鋼板プレス加工に
て製作するので、両部品とも安価に高い材料歩留や生産
性にて製作できる。またヨークもエンドカバーもお互い
を組付ける際の当接面積を広く確保する必要は無く、ま
た局所的に形状を変化させることができ、さらにヨーク
の開口端内径拡開壁部を加工硬化により高強度化できる
ため、ヨークおよびエンドカバーを薄肉化し、外径を小
さくすることによって小型軽量の電動機とできる。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例を図１から図１１により参考
例を図１２から図１３により説明する。図１は自動車の
エンジン始動用スタータのヨーク１とエンドカバー２に
本発明を適用した例の縦断面斜視図、図２は図１に示し
たヨークの素材である適当な内外径および長さの鋼管の
斜視図、図３は金型を用いて図２に示すヨーク素材の開
口端を内径拡開加工し、図１に示すヨーク成形している
ところの縦断面図、図４は図３のＡ部拡大図でヨーク１
の内径拡開加工後の開口端縦断面図、図５は図１に示さ
れたヨーク１とエンドカバー２を組込み、締付ボルト３
をエンドカバー２の底部外壁から挿入するところの自動
車エンジン始動用スタータ電動機構部の縦断面図、図６
は図５に示す状態から締付ボルト３を図示しない機枠に
締め付けた状態の自動車エンジン始動用スタータ電動機
構部の縦断面図、図７は図５のＢ部拡大図、図８は図６
のＣ部拡大図、図９は図５に示す状態のエンドカバー２
の開口端端面形状図で図５における端面Ｉ―Ｉ図、図１
０は図６に示す状態のエンドカバー２の開口端端面形状
図で図６における断面ＩＩ―ＩＩ図、図１１は図９と図
１０におけるエンドカバー開口端端面の形状変化を強調
した模式図、図１２はエンドカバー２の材料を樹脂に
し、ヨーク１およびエンドカバー２をエンドカバー材に
適した形状としてこれらを図６と同様に組込んだ自動車
エンジン始動用スタータ電動機構部の縦断面図、図１３
はエンドカバー２をアルミダイカストにて製作し、ヨー
ク１およびエンドカバーをエンドカバー材に適した形状
としてこれらを図６と同様に組込んだ自動車エンジン始
動用スタータ電動機構部の縦断面図である。

【００２６】本発明を適用したヨーク１とエンドカバー
２は図１に示す形状をしている。ヨーク１は例えば図２
に示す形状の鋼管を素材とし、これを図３に示す金型を
用いて矢印方向に荷重をかけ、冷間塑性加工により開口
端内径を拡開押出成形して製作され、図４に図示するよ
うにヨーク１の開口端内径拡開部は開口端端面１ａより
順に拡大された内径一定部１ｂと、段部１ｄの外径側か
ら半径方向に広がる傾斜面部１ｃと、段部１ｄと、段部
１ｄの内径側から中心に向かう傾斜面部１ｅと、拡開さ
れない内径一定部１ｆよりなる。これらは図３に矢印に
て示す冷間塑性加工によるヨークの開放端内径拡開加工
に必要な荷重を最小にするために加工形状を極力素材形
状に近い形状、すなわち極力肉厚を素材通りとし、材料
の移動変形量を小さくするように考慮するとともに、以
上のような冷間塑性加工により成形される開放端内径拡
開壁部１ｂ〜１ｃは加工硬化により高強度を有するため
極力肉厚を薄くするようにした。（図４参照）一方、エ
ンドカバー２は冷間圧延鋼板を板金プレス加工して製作
され、ヨーク１の内径を拡大された開口端に組付けられ
る際に、エンドカバーの開口端外周すなわち筒部外周２
ｂがヨーク１の拡開された内径一定部１ｂにすきま嵌合
し、ヨークの段部１ｄの外径側から半径方向に広がる傾
斜面部１ｃによって矯正されるように成形される。

【００２７】そしてこれらヨーク１とエンドカバー２は
図５に示すように自動車エンジン始動用スタータに組込
まれ、座金４を介して締付ボルト３はエンドカバー２の
底部外壁から挿入される。この時締付ボルト３の先端が
ヨーク１の段部１ｄの内径側から中心に向かう傾斜面１
ｅに案内されるためスムーズに挿入できる。そして図６
に示すように締付ボルト３はヨーク１の内部を貫通して
図示しない機枠に螺合締付され、エンドカバー２はヨー
ク１に締付固定される。

【００２８】この時エンドカバー２の開口端形状は図９
に示されるように真円度が無くても図７に示されるよう
に、その筒部外周２ｂがヨーク１の拡開された内径一定
部１ｂに嵌入されれば、締付ボルト３を締付けることに
より図８および図１０に示されるようにエンドカバー２
の筒部外周２ｂはヨーク１の段部１ｄの外周側から半径
方向に広がる傾斜面部１ｃによって矯正されつつ、エン
ドカバー２の開口端端面２ａがヨーク１の段部１ｄに当
接するので、エンドカバー２単品に剛性が無くてもヨー
ク１とエンドカバー２の組立品の同軸精度などの組立精
度を向上できる。図１１にこの時のエンドカバー２の開
口端端面２ａの形状変化を模式的に強調して示す。破線
が締付ボルト３を締付ける前の形状、実線が締付ボルト
３を締付けヨーク１の段部１ｄの外周側から半径方向に
広がる傾斜面部１ｃにより矯正された形状を示す。 ま
たヨーク１およびエンドカバー２とも鋼製であるため、
通常の電動機の使用環境温度において許容量以上のクリ
ープ変形を起こす恐れは無く、共に同程度の面圧強度を
有し、素材として一般的によく用いられている安価な材
料を使用できる。

【００２９】さらにヨーク１は鋼管を冷間塑性加工して
エンドカバー２は鋼板プレス加工にて製作するので、両
部品とも安価に高い材料歩留や生産性にて製作できる。
その上ヨーク１もエンドカバー２もお互いを組付ける際
の当接面積を広く確保する必要は無く、また局所的に形
状を変化させることができ、さらにヨーク１の開口端内
径拡開壁部を加工硬化により高強度化できるためヨーク
１およびエンドカバー２を薄肉化し、外径を小さくする
ことによって小型軽量の電動機とできる。

【００３０】図１２と図１３は自動車のエンジン始動用
スタータの電動機構部における従来技術の公知例で、図
１１はエンドカバー２の材料を樹脂にし、ヨーク１およ
びエンドカバー２をエンドカバー材に適した形状とした
例、図１２はエンドカバー２をアルミダイカストにて製
作し、ヨーク１およびエンドカバー２をエンドカバー材
に適した形状とした例である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、鉄製の筒状のヨーク
と、該ヨークの開口端に装着される鋼板プレス品椀状エ
ンドカバーと、前記ヨークと前記エンドカバーを挟着固
定する締付ボルトとからなる外殻を有する小型電動機に
おいて下記の効果がある。

【００３２】(1) エンドカバーのヨークへの組付構造は
組付する際にヨークによってエンドカバーの筒部外周を
矯正することにより、エンドカバー単品に剛性が無くて
も組付状態において両部品の同軸精度等の組立精度を高
く保てるとともに、前記２部品のみならず締付ボルトに
ついても組立性の良い構造とできる。

【００３３】(2) ヨークおよびエンドカバーの素材は電
動機の使用環境温度において許容量以上のクリープ変形
を起こす恐れが無く、かつ共に同程度の面圧強度を有
し、一般的によく用いられている安価な材料とできる。

【００３４】(3) ヨークおよびエンドカバーは安価で材
料歩留や生産性の高い加工法にて製作できる。

【００３５】(4) ヨークおよびエンドカバーを薄肉化
し、外径を小さくすることによって小型軽量の電動機と
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車のエンジン始動用スタータのヨークとエ
ンドカバーに本発明を適用した例の縦断面図である。

【図２】図１に示したヨーク素材の斜視図である。

【図３】図２に示すヨーク素材の開口端内径を金型によ
り拡開加工しているところの縦断面図である。

【図４】図３のＡ部拡大図でヨークの内径拡開加工後の
開口端の縦断面図である。

【図５】図１に示されたヨークとエンドカバーを組込
み、締付ボルトをエンドカバー２の底部外壁から挿入す
るところの自動車エンジン始動用スタータ電動機構部の
縦断面図である。

【図６】図５に示す状態から締付ボルトを図示しない機
枠に締め付けた状態の自動車エンジン始動用スタータ電
動機構部の縦断面図である。

【図７】図５のＢ部拡大図である。

【図８】図６のＣ部拡大図である。

【図９】図５に示す状態のエンドカバーの開口端端面形
状図で、図５におけるＩ―Ｉ線断面図である。

【図１０】図６に示す状態のエンドカバーの開口端端面
形状図で、図６におけるＩＩ―ＩＩ図線断面図である。

【図１１】図９と図１０におけるエンドカバー開口端端
面の形状変化を強調した模式図である。

【図１２】エンドカバーの材料を樹脂にし、ヨークおよ
びエンドカバーをエンドカバー材に適した形状としてこ
れらを図６と同様に組込んだ従来の自動車エンジン始動
用スタータ電動機構部の縦断面図である。

【図１３】エンドカバーをアルミダイカストにて製作
し、ヨークおよびエンドカバーをエンドカバー材に適し
た形状としてこれらを図６と同様に組込んだ従来の自動
車エンジン始動用スタータ電動機構部の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ヨーク １ａ ヨーク開口端端面 １ｂ 拡開された内径一定部 １ｃ 段部の外径側より半径方向に広がる傾斜面部 １ｄ 段部 １ｅ 段部の内径側より中心に向かう傾斜面部 １ｆ 拡開されない内径一定部 ２ エンドカバー ２ａ エンドカバー開口端端面 ２ｂ エンドカバー筒部外周 ３ 締付ボルト ４ 座金 ５ パンチ ６ ダイス ７ ウケ型Ａ ８ ウケ型Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−273046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−18939（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−178276（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄製筒状のヨークと、該ヨークの開口端に
   装着される椀状のエンドカバーと、前記ヨークと前記エ
   ンドカバーを締付固定する締付ボルトとからなる外殻を
   有する小型電動機において、前記エンドカバーは鋼板プレス品からなり、かつ 前記エ
   ンドカバーの筒部外径を前記ヨークの外径とほぼ同一と
   するとともに、前記エンドカバーの筒部内径を前記ヨー
   クの内径よりも大きくし、前記ヨークは鋼管又は鋼板絞り品からなり、かつ 前記ヨ
   ーク端面部分を拡開し、その部分に前記エンドカバーの
   筒部外周を嵌入するとともに、前記ヨークの拡開部に前
   記エンドカバーの筒部端面が当接する段部を設け、かつ
   該段部の外径側から半径方向に広がり、前記エンドカバ
   ーの筒部外周が締まり嵌合する傾斜面を形成したことを
   特徴とするエンドカバーとヨークの組付構造を改良した
   小型電動機。
2. 【請求項２】請求項１記載の小型電動機において、前記
   ヨークに締付ボルトを案内するための前記段部の内径側
   から中心に向かう傾斜面を形成したことを特徴とするエ
   ンドカバーとヨークの組付構造を改良した小型電動機。
3. 【請求項３】鉄製筒状素材の端部に冷間押出加工により
   内径拡開加工しながら加工硬化して形成された拡開部を
   設け、その拡開部に段部と、該段部の外径側から半径方
   向に広がる傾斜面と、該段部の内径側から中心に向かう
   傾斜面とを成形したことを特徴とするヨーク。
4. 【請求項４】請求項３記載のヨークを用いた小型電動
   機。
5. 【請求項５】請求項４記載の小型電動機を用いたスター
   タ。