JP3658864B2 - スタータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタータに関し、特にスタータの防錆および防水構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
直流電動機等の回転電機の外枠は、通常、磁気枠を兼ねるヨークと、そのヨークの軸方向両側に配されてヨークを挟持する前後のブラケットから構成されている。この様な回転電機では、磁気枠を兼ねるヨークが軟鋼板で形成されるため、ヨークの防錆処理が必要となる（なお、ブラケットは一般にアルミニウム合金が用いられることから問題はない）。そこで、従来では、ヨーク単品、あるいはヨークと両ブラケットとを組み立てた後、外周面に塗装を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、回転電機の耐熱性向上を図るためには、自然乾燥形の塗料では塗膜が熱で溶融するため、エポキシ系の加熱乾燥形の塗料を用いる必要があり、その結果、塗料コスト、処理コスト、及び設備コストを要していた。
また、防水性を要求される機種においては、ヨークと各ブラケット間にガスケットやゴム製のパッキンを介在させる必要があり、更にコスト高となる問題があった。なお、実開平３−８０６３号公報では、軸方向に分割された枠体の分割部分を覆うように環状の弾性部材を装着する案が開示されている。しかし、この場合、ヨークとブラケットの製作方法の違いからヨークの外径と前後のブラケットの外径との寸法が相当異なるのが普通であり、通常１〜２mm程度の違いが発生する。従って、この異なる外径のヨークとブラケットとを跨いで装着する弾性部材は、著しく弾力性が必要となり、材質がゴム系の特殊なものに限られてしまうため、コストが高くなるという問題がある。また、組付け上でも、弾性部材の内径をヨークの外径より小さく、即ち締め代を与える必要があるため、著しく組付け難いという問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、低コストで防錆及び防水効果が得られるスタータを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段によれば、ヨークの外周に耐錆性を有する筒状体が嵌め合わされているため、ヨークの外周面に防錆処理としての塗装を施さなくてもヨークの防錆を達成できる。このため、本発明では、筒状体に掛かる部品コストを要するだけで、筒状体とヨークとの組付けも容易であるため、ヨークの外周面を塗装する方法に要する塗料コスト、処理コスト、及び設備コストと比較すると、かなりのコストダウンを図ることができる。また、ゴム系の特殊な材質から成る弾性部材を使用する場合と比較しても、組付けが極めて容易であり、且つコスト面でも有利（安い）である。
さらに、筒状体が締め付け力を受けて軸方向に押し縮められることにより、ハウジングとエンドフレームとの間に押圧された状態で挟持されているので、防水効果を得ることもできる。この様に、筒状体による防錆及び防水効果を得ることは、車両走行時や洗車時等で被水する可能性の高いスタータにとってメリットが大であると言える。
【０００５】
請求項２の手段によれば、筒状体の軸方向両端において、車両装着時に少なくともヨークの中心軸を通る水平線より上方の部分がハウジングとエンドフレームとに押圧された状態で当接しているため、ガスケットやパッキン等を使用しなくても、上方から落下する雨水等に対してヨークとハウジング、およびヨークとエンドフレームとの合わせ面の防水効果を得ることができる。
【０００６】
請求項３の手段によれば、筒状体の軸方向両端部が、先端に向かって径方向の板厚が漸減する形状に設けられている。これにより、筒状体を挟んでハウジングとエンドフレームとの間に軸方向の締め付け力を付与した場合、筒状体の端部が一定の板厚の時と比較して、より低い締め付け力で筒状部の端部が変形するため、ヨークとハウジングおよびエンドフレームとを締め付け固定するための締め付け力の増大を抑えることができる。
また、筒状体の端部が変形することによってハウジングおよびエンドフレームのヨーク側端面との密着性が向上するため、防水効果を高めることもできる。
【０００７】
請求項４の手段によれば、筒状体の軸方向両端部が、円弧状の断面形状に設けられている。これにより、請求項３の手段による作用と同様に、筒状体を挟んでハウジングとエンドフレームとの間に軸方向の締め付け力を付与した場合、筒状体の端部が一定の板厚の時と比較して、より低い締め付け力で筒状部の端部が変形するため、ヨークとハウジングおよびエンドフレームとを締め付け固定するための締め付け力の増大を抑えることができる。また、筒状体の端部が変形することによってハウジングおよびエンドフレームのヨーク側端面との密着性が向上するため、防水効果を高めることもできる。
【０００８】
請求項５の手段によれば、筒状体の軸方向の少なくとも一部に蛇腹状の凹凸部が設けられている。これにより、筒状体を挟んでハウジングとエンドフレームとの間に軸方向の締め付け力を付与した場合、蛇腹状の凹凸部が軸方向に縮む（圧縮する）ことができるため、凹凸部を有していない場合と比較して、ヨークとハウジングおよびエンドフレームとを締め付け固定するための締め付け力の増大を抑えることができる。
また、軸方向に圧縮された凹凸部に生じる反力によって、筒状体の軸方向端面とハウジングおよびエンドフレームのヨーク側端面との密着性が向上するため、防水効果を高めることもできる。
【０００９】
請求項６の手段によれば、筒状体に設けた筒状部がヨークに空けられた通気穴を通じて始動モータの内側と外側とを連通している。これにより、新たに部品点数を増することなく、筒状部を換気パイプとして使用することができる。
【００１０】
請求項７の手段によれば、始動モータへの通電を制御する電磁スイッチを備え、この電磁スイッチが始動モータの軸方向一方側に配されていることを特徴とする。
請求項８の手段によれば、始動モータの回転速度を減速して出力軸に伝達する減速手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のスタータを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本実施例のスタータ１は、通電を受けて回転力を発生する始動モータ２、この始動モータ２の回転力が伝達されて回転する出力軸３、この出力軸３に嵌合するピニオン４、始動モータ２の回転速度を減速する遊星歯車減速装置（後述する）、この減速装置で減速された回転を出力軸３に伝達する一方向クラッチ（図示しない）、始動時にピニオン４の回転を規制する回転規制部材５、及び始動モータ２の反ピニオン４側に配置されたマグネットスイッチ６等より構成されている。なお、本実施例のスタータ１は、始動モータ２、減速装置、及びマグネットスイッチ６が軸方向に直列的に配設され、且つバッテリへの接続端子７がマグネットスイッチ６の外周を覆うエンドフレーム８の端面から軸方向へ取り出されているため、スタータ１の径方向外周には端子類の突起物がなく、概ね円筒形状を呈している。
【００１２】
始動モータ２は、ヨーク９、固定磁極１０、アーマチャ１１、ブラシ１２等より構成される。
ヨーク９は、例えば、軟鋼製の板材をプレス成形（深絞り）して一端側（図１の右側）のみ開放された底付き円筒形状に成形され、ヨーク９の軸方向両側に配されるハウジング１３及びエンドフレーム８とともにスタータ１の外枠を構成している。但し、ハウジング１３とエンドフレーム８は、それぞれヨーク９側端部の外径Ｄ2 、Ｄ3 （Ｄ2 ＝Ｄ3 でも良い）がヨーク９の外径Ｄ1 より若干大きく形成され、ヨーク９の外周には、ヨーク９の外周面とハウジング１３及びエンドフレーム８の外周面との段差分に略相当する厚さの円筒部材１４（下述する）が嵌め合わされている。ヨーク９の他端側に設けられた底面は、径方向の内側へ折り曲げられて、アーマチャ１１と減速装置との間を隔てる隔壁板１５として設けられている。
【００１３】
固定磁極１０は、例えば複数の永久磁石から成り、ヨーク９の内周面に固定されて磁界を形成する。なお、永久磁石の代わりに、フィールドコイルとポールコアとを組み合わせた固定磁極１０でも良い。
アーマチャ１１は、両端部が回転自在に支持された回転軸１６、この回転軸１６の外周に設けられた電機子コア１７、この電機子コア１７に巻装された電機子コイル１８等から成り、電機子コイル１８の一端側が整流子１９として構成されている。
ブラシ１２は、正極ブラシ１２ａと負極ブラシ１２ｂから成り、それぞれヨーク９の一端側に配されたホルダ２０に保持されて、スプリング２１により軸方向から整流子１９に押圧されている。但し、正極ブラシ１２ａは、ホルダ２０に収容された絶縁筒２２（例えば樹脂製）に挿入されて、金属製のホルダ２０と電気的に絶縁されている。一方、負極ブラシ１２ｂは、直接ホルダ２０に保持されている。なお、ホルダ２０は、ヨーク９と略同一の外径Ｄ1 を有し、その外周部がヨーク９とエンドフレーム８との間に挟持されている。
【００１４】
上記の円筒部材１４は、樹脂製（例えばガラス繊維入りナイロン）で耐蝕性を有し、ヨーク９とホルダ２０の外周に嵌め合わされた後、その軸方向両端面がハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に当接した状態から図示しないボルトによって軸方向に締め付けられることにより、ヨーク９及びホルダ２０とともにハウジング１３とエンドフレーム８との間に挟持される。但し、ボルトで締め付ける前の円筒部材１４の軸方向長さは、ヨーク９とホルダ２０とを合わせた軸方向長さより若干長く設定されており、ボルトを締め付けることにより軸方向に押し縮められてハウジング１３とエンドフレーム８との間に挟持される。
【００１５】
出力軸３は、アーマチャ１１の回転軸１６と同軸に配されて、ハウジング１３に回転自在に支持されている。出力軸３の外周にはヘリカルスプライン３ａが形成されるとともに、そのヘリカルスプライン３ａより他端側にピニオン４の前進規制を行うストップカラー２３が設けられている。
ピニオン４は、ヘリカルスプライン３ａに嵌合して出力軸３上をヘリカルスプライン３ａに沿って進退可能に設けられ、エンジンのリングギヤ（図示しない）と噛み合って始動モータ２の回転力を伝達する。ピニオン４の一端側には、ピニオン４より外径寸法が大径の回転規制プレート２４が一体に設けられている。その回転規制プレート２４の外周には、軸方向に沿った係合溝２４ａが回転規制プレート２４の円周方向で等間隔に多数形成されている。また、このピニオン４は、ピニオン４より他端側に配されたスプリング２５によって始動モータ２側へ（図１の右方向へ）付勢されている。
【００１６】
減速装置は、回転軸１６の先端外周に形成されたサンギヤ２６、このサンギヤ２６に噛み合う複数の遊星ギヤ２７、各遊星ギヤ２７に噛み合うインターナルギヤ２８より構成される。
サンギヤ２６は、回転軸１６と一体に回転することで回転軸１６の回転を各遊星ギヤ２７に伝達する。遊星ギヤ２７は、それぞれ一方向クラッチのアウタ（図示しない）に固定されたピン２９に軸受３０を介して回転自在に支持され、サンギヤ２６とインターナルギヤ２８に噛み合って自転しながらサンギヤ２６の外周を公転する。インターナルギヤ２８は、ハウジング１３に回転規制されることで、サンギヤ２６の回転を可能にしている。
【００１７】
一方向クラッチは、前述のアウタ、出力軸３と一体を成すインナ（図示しない）、アウタとインナとの間に介在されるローラ（図示しない）等から成り、減速装置で減速された回転（遊星ギヤ２７の公転）をアウタからローラを介してインナへ伝達する。
【００１８】
回転規制部材５は、棒状の金属材を巻回して設けられたバネ部材で、両端部が径方向の対向位置で同一方向へ略直角に曲げ起こされている。その曲げ起こされた一端部５ａは、回転規制プレート２４の外周面に形成された係合溝２４ａに係合することでピニオン４の回転を規制する規制棒である。また、他端部５ｂには、ワイヤ等の紐状部材３１を介してマグネットスイッチ６の作動が伝達される。もちろん、紐状部材３１の代わりにクランクバー等の方式で伝達しても良い。
【００１９】
この回転規制部材５は、ハウジング１３に対して軸方向（図１の左右方向）への移動が規制された状態で上下方向（図１の上下方向）に移動可能に保持されている。また、回転規制部材５は、図示しない復帰スプリングによって常時上方へ付勢されており、紐状部材３１を介してマグネットスイッチ６の作動が他端部５ｂに伝達されると、回転規制部材５全体が復帰スプリングのバネ力に抗して下方へ移動し、マグネットスイッチ６がオフされると、復帰スプリングのバネ力により上方へ付勢されて初期位置（図１に示す位置）へ復帰する。
【００２０】
マグネットスイッチ６は、ホルダ２０に圧入された樹脂製の台座３２に保持されて、回転軸１６に対してプランジャ３３の動作方向が交差する（図１では上下方向）ように配置されている。このマグネットスイッチ６は、図示しないスタータスイッチがＯＮ操作されて内蔵するコイル（図示しない）が通電されると、コイルに発生する磁力によってプランジャ３３を吸引する。その結果、スイッチ内部に設けられたモータ回路の接点（図示しない）を閉じて始動モータ２への通電を行うとともに、前述の紐状部材３１を介して回転規制部材５を駆動する。
紐状部材３１は、一端がプランジャ３３の底面に係止され、他端が回転規制部材５の他端部５ｂに係止されて、台座３２に保持されたローラ３４及びハウジング１３に保持されたローラ３５を介してプランジャ３３の作動を回転規制部材５に伝達する。
【００２１】
次に、本実施例の作動を説明する。
スタータスイッチがＯＮ操作されてマグネットスイッチ６が作動すると、プランジャ３３の移動に伴って紐状部材３１がマグネットスイッチ６側へ引っ張られることにより、回転規制部材５全体が下方へ移動する。その結果、回転規制部材５の一端部５ａ（以下、規制棒５ａと言う）が回転規制プレート２４の係合溝２４ａに係合してピニオン４の回転を規制する。
【００２２】
一方、マグネットスイッチ６の作動により始動モータ２の接点が閉じてアーマチャ１１が通電されることにより、アーマチャ１１に回転力が発生する。このアーマチャ１１の回転力は、減速装置で減速された後、一方向クラッチを介して出力軸３に伝達される。これにより、出力軸３が回転することでピニオン４も回転しようとするが、ピニオン４が規制棒５ａによって回転規制されていることから、出力軸３の回転力はヘリカルスプライン３ａの作用によってピニオン４を軸方向へ押し出す推力となる。この結果、ピニオン４は出力軸３上を前進してリングギヤと噛み合うことができる。ピニオン４がリングギヤに噛み合うと、規制棒５ａの先端が回転規制プレート２４の係合溝２４ａからはずれて回転規制プレート２４の一端側に落ち込むことにより、ピニオン４の回転規制が解除される。これにより、出力軸３の回転力がピニオン４からリングギヤに伝達されてエンジンが始動する。
【００２３】
なお、ピニオン４が前進してリングギヤと噛み合った状態では、ピニオン４を付勢するスプリング２５の付勢力が大きくなる。また、エンジン始動後、ピニオン４がエンジンの回転力で回されると、ヘリカルスプライン３ａの作用によってピニオン４に後退力が加わる。これにより、ピニオン４は出力軸３上を後退しようとするが、回転規制プレート２４の一端側に落ち込んだ規制棒５ａの先端が回転規制プレート２４の一端側端面を支持することによりピニオン４の後退が阻止される。
その後、スタータスイッチがＯＦＦ操作されてマグネットスイッチ６の作動が停止すると、紐状部材３１を介して回転規制部材５を引っ張る力が消滅することから、回転規制部材５が復帰スプリングのバネ力によって初期位置へ復帰する。この結果、ピニオン４の後退を阻止していた規制棒５ａが回転規制プレート２４から外れるため、ピニオン４に作用する上記の後退力によってピニオン４が初期位置へ押し戻される。
【００２４】
（本実施例の効果）
本実施例のスタータ１は、ヨーク９とホルダ２０の外周全面が樹脂製の円筒部材１４に覆われるため、従来の様にヨーク９の外周面に防錆処理としての塗装を施さなくてもヨーク９の防錆を達成できる。このため、本実施例では、円筒部材１４に掛かる部品コストを要する（樹脂製の場合、射出成形によって安価に製作できる）だけで、円筒部材１４とヨーク９との組付けも容易であるため、ヨーク９の外周面を塗装する方法に要する塗料コスト、処理コスト、及び設備コストと比較すると、かなりのコストダウンを図ることができる。また、ゴム系の特殊な材質から成る弾性部材を使用する場合と比較しても、本実施例では円筒部材１４をヨーク９の外周に嵌める合わせるだけ（圧入する必要はない）で組付けが極めて容易であり、且つコスト面でも有利（安い）である。
【００２５】
また、ボルトの締め付けによって円筒部材１４を軸方向に押し縮めながらハウジング１３とエンドフレーム８との間に挟持するため、円筒部材１４の軸方向両端部が全周に亘ってハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に密着することができる。これにより、円筒部材１４とハウジング１３及びエンドフレーム８との継ぎ目が効果的に塞がれるため、ガスケットやパッキン等を使用しなくても防水効果を得ることができる。
【００２６】
（第２実施例）
図２は円筒部材１４の端部形状を示す断面図である。
本実施例の円筒部材１４は、図２に示す様に、軸方向両端部に板厚が先端へ向かって漸減するエッジ部１４ａが設けられている。これにより、円筒部材１４の軸方向両端面がハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に当接した状態からボルトで締め付けていくと、第１実施例で示した様に板厚が先端まで一定の場合と比較して、より低い締め付け力で円筒部材１４の端部（エッジ部１４ａ）が変形するため、円筒部材１４を使用することによる締め付け力の増大を抑えることができる。
また、第１実施例と同様に、円筒部材１４の端部（エッジ部１４ａ）が変形することによってハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面との密着性が向上することにより防水効果を高めることもできる。
【００２７】
（第３実施例）
図３は円筒部材１４の端部形状を示す断面図である。
本実施例の円筒部材１４は、図３に示す様に、軸方向両端部の径方向断面形状が円弧状１４ｂに設けられている。これにより、第２実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２８】
（第４実施例）
図４は円筒部材１４の端部形状を示す断面図である。
本実施例の円筒部材１４は、図４に示す様に、軸方向の少なくとも一部に蛇腹状の凹凸部１４ｃを有している。これにより、円筒部材１４の軸方向両端面がハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に当接した状態からボルトで締め付けていくと、蛇腹状の凹凸部１４ｃが軸方向に縮む（圧縮する）ことができるため、凹凸部１４ｃを有していない場合と比較して、ボルトを締め付けるための締め付け力の増大を抑えることができる。
また、軸方向に圧縮された凹凸部１４ｃに生じる反力によって、円筒部材１４の軸方向両端面とハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面との密着性が向上するため、防水効果を高めることもできる。
【００２９】
（第５実施例）
図５はスタータ１の要部断面を含む全体図である。
本実施例の円筒部材１４は、径方向の外側へ向かって突出する筒状の換気パイプ１４ｄ（本発明の筒状部）が一体に設けられて、ヨーク９に空けられた通気穴９ａに合わせて配置されている。換気パイプ１４ｄは、先端面が閉塞されて、先端部の両側面に一対の穴１４ｅが空けられており、ヨーク９の通気穴９ａを通じてスタータ１の内部と外部とを連通している。この様に、円筒部材１４に換気パイプ１４ｄを一体に設けることにより、新たな部品を追加して換気構造を形成する必要がない。
【００３０】
なお、上記各実施例では、円筒部材１４の軸方向両端部が全周に亘ってハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に当接する様にしたが、スタータ１を車両に装着した時に、少なくともヨーク９の軸を通る水平線より上方の部分で円筒部材１４の軸方向両端部がハウジング１３及びエンドフレーム８の各ヨーク９側端面に当接するようにすれば、上方から落下する雨水等に対する防水効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの要部断面を含む全体図である（第１実施例）。
【図２】円筒部材の端部形状を示す断面図である（第２実施例）。
【図３】円筒部材の端部形状を示す断面図である（第３実施例）。
【図４】円筒部材の端部形状を示す断面図である（第４実施例）。
【図５】スタータの要部断面を含む全体図である（第５実施例）。
【符号の説明】
１ スタータ
２ 始動モータ
３ 出力軸
６ マグネットスイッチ（電磁スイッチ）
８ エンドフレーム
９ ヨーク
９ａ 通気穴
１３ ハウジング
１４ 円筒部材（筒状体）
１４ｃ 凹凸部
１４ｄ 換気パイプ（筒状部）

Claims (8)

1. 筒状のヨークを有する始動モータと、
   この始動モータの軸方向一端側に配置されるハウジングと、
   前記始動モータの軸方向他端側に配置されるエンドフレームと、
   前記ヨークの外周に嵌め合わされ、軸方向に締め付け力を受けて前記ハウジングと前記エンドフレームとの間に挟持された耐蝕性を有する筒状体とを備えるスタータであって、 前記ハウジングと前記エンドフレームとの間に挟持された前記筒状体は、前記締め付け力を受ける前の軸方向長さが若干長く設けられており、前記締め付け力を受けて軸方向に押し縮められることにより、前記ハウジングと前記エンドフレームとの間に押圧された状態で挟持されていることを特徴とするスタータ。
2. 前記筒状体は、軸方向両端部において、車両装着時に少なくとも前記ヨークの中心軸を通る水平線より上方の部分が前記ハウジングと前記エンドフレームとに押圧された状態で当接していることを特徴とする請求項１記載のスタータ。
3. 前記筒状体の軸方向両端部は、径方向の板厚が先端に向かって漸減する形状に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のスタータ。
4. 前記筒状体の軸方向両端部は、径方向の断面形状が円弧状に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のスタータ。
5. 前記筒状体は、軸方向の少なくとも一部に蛇腹状の凹凸部を有することを特徴とする請求項１または２記載のスタータ。
6. 前記筒状体は、径方向の外側へ向かって突出する中空の筒状部を有し、この筒状部が、前記ヨークに空けられた通気穴を通じて前記始動モータの内側と外側とを連通していることを特徴とする請求項１〜５記載の何れかのスタータ。
7. 前記始動モータへの通電を制御する電磁スイッチを備え、
   この電磁スイッチが前記始動モータの軸方向一方側に配されていることを特徴とする請求項１〜６記載の何れかのスタータ。
8. 前記始動モータの回転速度を減速して出力軸に伝達する減速手段を備えていることを特徴とする請求項１〜７記載の何れかのスタータ。

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