JP3796920B2

JP3796920B2 - スタータ

Info

Publication number: JP3796920B2
Application number: JP27564597A
Authority: JP
Inventors: 正巳新美
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JPH10196497A; US6011316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンを始動するためのスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特開平８−６１１９６号公報に開示されたスタータがある。このスタータは、始動モータと電磁スイッチとが軸方向に配列されて、その電磁スイッチのプランジャ摺動軸が始動モータのアーマチャ回転軸と略直交する様に構成されている。この構成によれば、電磁スイッチを始動モータの径方向外側に配置してプランジャ摺動軸とアーマチャ回転軸とが平行になる様に構成した所謂２軸型スタータと比べて省スペース化を図ることができる。そのため、エンジンへの取付け性が大幅に向上する効果が得られる。ところで、スタータは、始動モータと電磁スイッチの２つの構成要素を含んでいるが、耐久性の面では、始動モータと電磁スイッチの何れか一方が寿命に達した時点で他方はまだ十分に使用に耐え得るといったことが生じる。この様な場合、スタータ全体を交換するより、寿命に達した構成要素のみを交換した方がユーザにとって経済的に有利であり、環境問題に対しても適していると言える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のスタータは、始動モータと電磁スイッチとを複数本のボルトを使用して締結しているため、ボルトを通すための孔加工やボルトを螺着するためのネジ加工が必要となり、更にボルトの締め付け荷重あるいは締め付けトルクの管理に手間を要すること等からコストアップの原因となっていた。
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、ボルトを使用することなく、電磁スイッチを容易に固定及び取り外すことのでき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、固定部材の撓み部に弾力を持たせて腕部の先端部をエンドフレームに係合させることにより、保持部で電磁スイッチをエンドフレーム側へ押圧した状態で固定することができる。これにより、従来の様にボルトを使用する必要がなく、容易に電磁スイッチをエンドフレームに固定することができる。また、エンドフレームに係合する腕部の先端部をエンドフレームから外すだけで容易に電磁スイッチを取り外すこともできる。
また、電磁スイッチはエンドフレームに固定される樹脂部材に保持された状態で固定部材により固定されている。通常、高温雰囲気中で使用されることの多い自動車用スタータでは、長期間での使用により樹脂部材にクリープが発生する場合がある。このため、従来のボルトによる締結方法ではクリープによる樹脂部材の寸法減少によって固定力が低下する、或いは無くなる恐れがあるが、本発明によれば、固定部材に設けた撓み部によってクリープによる樹脂部材の寸法減少分を吸収できるため、固定部材による固定力の低下は少なく、確実に電磁スイッチを固定できる。
更に、電磁スイッチのヨークと、このヨークに当接する部材との間で、電磁スイッチの軸方向と周方向の移動規制がなされるので、固定部材そのものによる電磁スイッチの径方向（始動モータの軸方向）の固定と合わせて、従来のようにボルトを使用した強固な固定方法によらずとも、容易に電磁スイッチをエンドフレームに位置決めして固定することができると同時に、固定部材のエンドフレームとの係合を外すだけで容易に電磁スイッチを取り外すことができる。
【０００７】
請求項２の手段によれば、固定部材は、腕部の先端がアーマチャの回転軸の一端側を支持するボールベアリングの軸方向端面に当接して、そのボールベアリングを軸方向に押圧している。これにより、他の部品（例えば皿ばね、波形ワッシャ等）を使用することなくボールベアリングを与圧することができる。その結果、振動によりボールベアリングに加わる衝撃荷重を低減できるため、ボールベアリングの寿命を向上できる。
請求項３の手段によれば、固定部材は、一対の腕部とアーマチャに具備された整流子上を摺動する正極ブラシとの距離が略同等となる様に設けられている。
【０００８】
【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）
図１はスタータ１の断面図である。
本実施例のスタータ１は、回転力を発生する始動モータ２、この始動モータ２の回転力をエンジンのリングギヤ（図示しない）に伝達する動力伝達手段（後述する）、及び始動モータ２を通電制御する電磁スイッチ３等より構成される。
【０００９】
始動モータ２は、内周面に複数の永久磁石から成る界磁手段４を有する円筒状のヨーク５と、界磁手段４の内周で回転自在に支持されたアーマチャ６と、このアーマチャ６の軸方向一端側に設けられた整流子７に摺接するブラシ８等より構成される。
ヨーク５は、例えばプレス加工（深絞り）によって底面を有する円筒形状に成形され、ヨーク５の後端面（図１の右端面）に当接して配されるエンドフレーム９とともにハウジング１０とエンドカバー１１との間に挟持されている。ヨーク５の底面を形成する前端壁５ａは、始動モータ２と動力伝達手段との間を隔てる隔壁として設けられている。
【００１０】
アーマチャ６は、エンドフレーム９の円筒部９ａに保持されたボールベアリング１２とヨーク前端壁５ａの円筒部５ｂに保持されたボールベアリング１３によって回転自在に支持された回転軸１４と、この回転軸１４の外周に圧入されて回転軸１４と一体に回転するアーマチャコア１５と、このアーマチャコア１５に装着されたアーマチャコイル１６から成り、このアーマチャコイル１６の軸方向の一端面が整流子７として構成されている。
整流子７の個々の整流子片７ａは、図２に示すように内径側から外径側に向かって回転方向に対して遅れ側に傾斜している。
【００１１】
ブラシ８は、正極ブラシ８ａと負極ブラシ８ｂから成り、それぞれスプリング１７によって整流子７側へ付勢されている。但し、正極ブラシ８ａは、図３に示すように、リード線１８ａを通じて後述の可動接点１９と電気的に接続され、負極ブラシ８ｂはリード線１８ｂを通じてエンドフレーム９（金属製）と電気的に接続されてアースされている。また、軸方向から見たブラシ８の形状は、整流子片７ａの形状に合わせて内径側の幅が外径側の幅より小さく、整流子７上の配置形状は整流子片７ａの傾斜に合わせて同様に傾いている。
【００１２】
動力伝達手段は、アーマチャ６の回転を減速する遊星歯車減速装置（下述する）、この減速装置の出力を受けて回転する出力軸２０、この出力軸２０にヘリカルスプライン（図示しない）を介して嵌合するピニオンギヤ２１、このピニオンギヤ２１に前進力を付与するためにピニオンギヤ２１の回転を規制する回転規制部材２２等より構成される。
減速装置は、アーマチャ回転軸１４の他端側外周に形成されたサンギヤ２３、このサンギヤ２３の径方向外周に設けられたインターナルギヤ２４、及びサンギヤ２３とインターナルギヤ２４との間に介在されて両者と噛み合う複数の遊星ギヤ２５から成る。
出力軸２０は、アーマチャ６の前方側（図１の左側）で回転軸１４と同軸に配され、遊星ギヤ２５の公転（サンギヤ２３の外周を回転すること）を受けて回転する。
【００１３】
ピニオンギヤ２１は、出力軸２０上をヘリカルスプラインに沿って前進することによりリングギヤと噛み合うことができる。ピニオンギヤ２１の後端には、ピニオンギヤ２１より外径の大きい回転規制プレート２６が一体に設けられて、その回転規制プレート２６の外周面に多数の係合溝（図示しない）が設けられている。
回転規制部材２２は、上下方向に移動可能に保持され、図示しない復帰スプリングにより常時上方へ付勢されており、紐状部材２７を通じて電磁スイッチ３の作動力（プランジャ吸引力）が伝達されると復帰スプリングの付勢力に抗して図示下方へ移動し、電磁スイッチ３の作動力が消滅すると復帰スプリングの反力を受けて図示上方へ移動する。この回転規制部材２２は、電磁スイッチ３の作動力を受けて図示下方へ移動した時に、ピニオンギヤ２１側へ曲げ起こされた一端部２２ａが回転規制プレート２６に形成された係合溝に係合してピニオンギヤ２１の回転を規制することができる。
【００１４】
電磁スイッチ３は、アーマチャ６の後方（図１の右方）で電磁スイッチ３の動作方向（プランジャ３０の摺動方向）がアーマチャ６の軸方向と略直交する様に配置され、エンドカバー１１に覆われている。
この電磁スイッチ３は、円筒状のヨーク２８、ヨーク２８の内周に保持されたコイル２９、コイル２９の内周を摺動自在に配されたプランジャ３０等を具備し、このプランジャ３０の移動に伴ってモータ回路に介在されたモータ接点（下述する）を開閉する。
【００１５】
ヨーク２８は、図１に示す様に、エンドフレーム９に固定された樹脂製のスイッチ保持体３１に保持されて、固定部材３２（図３〜図５参照）により固定されている。スイッチ保持体３１には、電磁スイッチ３のヨーク２８の軸方向端面側に係止壁３１ａ、３１ｂ（図１参照）が突設されており、電磁スイッチ３の軸方向の移動を規制して位置決めしている。さらに、図４に示す様に、スイッチ保持体３１は、電磁スイッチ３のヨーク２８の円筒部に少なくとも２箇所以上で当接するように、部分的に非当接部３１ｃを設け、その非当接部３１ｃの内側に形成される係止壁３１ｄとヨーク２８に部分的に打ち出した係止突起２８ａとの間で電磁スイッチ３の周方向の移動（回転）規制を行っている。なお、スイッチ保持体３１はエンドフレーム９と別部品でも、一体的にアウトサート成形されても良い。
【００１６】
コイル２９は、一端が車両のキースイッチに繋がるスイッチ端子（図示しない）に接続され、他端がエンドフレーム９に接続されてアースされている。
プランジャ３０は、コイル２９が通電されると、コイル２９に発生する磁力により吸引されて図示上方へ移動し、コイル２９への通電が断たれて磁力が消滅すると、紐状部材２７を通じて伝達される復帰スプリングの反力によって図示下方へ移動する。なお、紐状部材２７は、一端が回転規制部材２２の他端部２２ｂに連結されて、他端がプランジャ３０の底部に連結されている。
【００１７】
モータ接点は、電源端子３３と一体に設けられた固定接点３４と、プランジャ３０に固定されたロッド３５の端部に絶縁材３６を介して取り付けられた可動接点１９から成る。
電源端子３３は、エンドカバー１１の内部から外部へ取り出されてかしめワッシャ３７によりエンドカバー１１に固定され、ケーブル（図示しない）を通じてバッテリに接続されている。固定接点３４は、エンドカバー１１の内部で可動接点１９と対向して配置されている。可動接点１９は、ロッド３５の外周に取り付けられた接点圧スプリング３８によって反プランジャ３０側（図１の上方）へ付勢されている。
【００１８】
上記の固定部材３２は、ばね鋼や、ステンレス鋼等の高い弾性を持った材料で形成され、図５（ａ）に示す様に、半円形状に成形された保持部３２ａと、この保持部３２ａの両側から伸びる腕部３２ｂとから成る。
保持部３２ａは、電磁スイッチ３のヨーク２８の外周面形状に沿って成形され、ヨーク２８の外周面を略半周だけ保持できる円弧長を有する。
腕部３２ｂには、弾力を備えた撓み部３２ｃが設けられている。この撓み部３２ｃは、腕部３２ｂの外側へ向かって円弧状に成形されている。また、腕部３２ｂの先端には、エンドフレーム９に係合するための爪部３２ｄが内側へ折り曲げられて形成されている。
【００１９】
この腕部３２ｂは、図３に示すようにエンドカバー１１側（図１の右側）から見て右側の腕部３２ｂが図中上方へ偏心し、左側の腕部３２ｂが図中下方へ偏心して設けられ、左右の各腕部３２ｂと正極ブラシ８ａとの距離が略同等となる様に設けられている。これは、正極ブラシ８ａが整流子片７ａの傾斜に合わせて傾いているため、図３に示す左右の正極ブラシ８ａの最下方位置が異なるので、正極ブラシ８ａと固定部材３２（アース部材と導通状態にある）との絶縁距離を確保するためである。
なお、この固定部材３２は、図５（ａ）に示す様に、保持部３２ａの内周から爪部３２ｄの先端までの高さｈが、ヨーク２８の外周から爪部３２ｄが係合するエンドフレーム９の端面までの高さＨより若干小さく設定されている。
【００２０】
次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチがオンされて電磁スイッチ３のコイル２９が通電されると、プランジャ３０が吸引されて図１の上方へ移動することにより、紐状部材２７を通じて回転規制部材２２が下方へ移動する。その結果、回転規制部材２２の一端部２２ａが回転規制プレート２６の係合溝に係合してピニオンギヤ２１の回転を規制する。
一方、プランジャ３０が吸引されてロッド３５が上方へ移動し、そのロッド３５に取り付けられた可動接点１９が固定接点３４に当接してモータ接点が閉じると、アーマチャコイル１６に電流が流れることでアーマチャ６に回転力が発生する。
【００２１】
アーマチャ６の回転力は、減速装置で減速されて出力軸２０に伝達される。これにより、出力軸２０が回転することでピニオンギヤ２１も回転しようとするが、ピニオンギヤ２１が回転規制部材２２によって回転規制されているため、出力軸２０の回転力がヘリカルスプラインを介してピニオンギヤ２１に推力（軸方向に押し出す力）として作用する。これにより、ピニオンギヤ２１はヘリカルスプラインに沿って出力軸２０上を前進し、リングギヤと噛み合うことができる。ピニオンギヤ２１が完全にリングギヤに噛み合うと、回転規制部材２２の一端部２２ａが回転規制プレート２６の係合溝から外れて回転規制プレート２６の後端に落ち込むことにより、ピニオンギヤ２１の回転規制が解除される。この結果、出力軸２０の回転がピニオンギヤ２１を通じてリングギヤに伝達されてリングギヤが回転することによりエンジンが始動する。
【００２２】
その後、キースイッチがオフされてコイル２９への通電が断たれると、紐状部材２７を通じて回転規制部材２２を引っ張っていた力（プランジャ吸引力）が消滅するため、復帰スプリングの反力で回転規制部材２２が初期位置（図１に示す位置）へ復帰し、プランジャ３０も紐状部材２７を通じて下方へ移動する。また、回転規制部材２２が初期位置へ戻ることで、ピニオンギヤ２１の後退を阻止していた回転規制部材２２の一端部２２ａが回転規制プレート２６から外れるため、ピニオンギヤ２１はスプリング３９の付勢力とリングギヤから受ける後退力とによって静止位置へ押し戻される。
【００２３】
次に、固定部材３２による電磁スイッチ３の固定方法について説明する。
固定部材３２は、スイッチ保持体３１とエンドフレーム９とに形成された腕部挿通孔３１ａ、９ｂ（図５（ａ）参照）に両腕部３２ｂを挿通して、保持部３２ａをヨーク２８の外周に嵌め合わせる。ここで、固定部材３２の高さｈよりヨーク２８からエンドフレーム９までの高さＨの方が大きいため、このままでは固定部材３２の爪部３２ｄをエンドフレーム９の端面に係合させることができない。そこで、図５（ｂ）に示す様に、腕部３２ｂに設けられた撓み部３２ｃを外側から内側へ押圧し、撓み部３２ｃを弾性変形させて固定部材３２の高さ寸法を伸ばすことにより爪部３２ｄをエンドフレーム９の端面に係合させることができる。これにより、撓み部３２ｃに弾力を持たせた状態で爪部３２ｄをエンドフレーム９に係合できる。
【００２４】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、固定部材３２の撓み部３２ｃに弾力を持たせて爪部３２ｄをエンドフレーム９の端面に係合させることにより、保持部３２ａで電磁スイッチ３をスイッチ保持体３１へ押圧した状態で固定することができる。これにより、従来の様にボルトを使用する必要がなく、容易に電磁スイッチ３を固定することができる。また、エンドフレーム９の端面に係合する爪部３２ｄをエンドフレーム９から外すだけで容易に電磁スイッチ３を取り外すこともできる。
【００２５】
また、本実施例では、電磁スイッチ３を樹脂製のスイッチ保持体３１に保持した状態で固定しているため、高温雰囲気中で使用されることの多い自動車用スタータ１では、長期間での使用によりスイッチ保持体３１にクリープが発生する場合がある。このため、従来のボルトによる締結方法ではクリープによるスイッチ保持体３１の寸法減少によって固定力が低下する、或いは無くなる恐れがあるが、本実施例によれば、固定部材３２に設けた撓み部３２ｃによってクリープによるスイッチ保持体３１の寸法減少分を吸収できるため、固定部材３２による固定力が低下することはなく、確実に電磁スイッチ３を固定できる。
【００２６】
なお、本実施例では、電磁スイッチ３の周方向の移動（回転）規制をヨーク２８に打ち出した係止突起２８ａとスイッチ保持体３１に設けた係止壁３１ｄとで行ったが、図６に示す様に、やはり電磁スイッチ３のヨーク２８に打ち出した係止突起２８ｂ（図７参照）と、固定部材３２の保持部３２ａに設けた係止穴３２ｅ（図８参照）との間で行っても同様に周方向の移動規制が行える。
【００２７】
（第２実施例）
図９は電磁スイッチ３の固定構造を示す断面図である。
本実施例は、ボールベアリング１２を保持するエンドフレーム９の円筒部９ａが電磁スイッチ３側へ延長されて、その延長された部位に固定部材３２の爪部３２ｄを係合する係合孔９ｃが開けられている。
固定部材３２は、第１実施例の場合より腕部３２ｂの長さが短く、撓み部３２ｃに弾力を持たせて爪部３２ｄが係合孔９ｃに係合できるだけの長さに設定されている。また、爪部３２ｄの先端は、更にアーマチャ６側へ緩やかに折り曲げられており、その最先端がボールベアリング１２の外輪端面に当接してボールベアリング１２を軸方向へ押圧している。これにより、電磁スイッチ３側のボールベアリング１２だけでなく、ピニオンギヤ２１側のボールベアリング１３も軸方向に与圧できるため、振動によりボールベアリング１２、１３に加わる衝撃荷重を低減できる。その結果、ボールベアリング１２、１３の疲労を軽減でき寿命向上を図ることができる。また、この場合、ボールベアリング１２、１３を与圧するための皿ばねや波形ワッシャ等の部品を使用する必要がないため、部品点数の削減によるコストダウンを図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの断面図である。
【図２】整流子の軸方向から見た正面図である。
【図３】エンドカバーを取り外した内部構造を軸後方側から見た正面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】固定部材により電磁スイッチを固定する過程を示す説明図である。
【図６】電磁スイッチの固定構造を示す断面図である（第１実施例の変形例）。
【図７】電磁スイッチの係止突起側から見た平面図である（第１実施例の変形例）。
【図８】固定部材の係止穴側から見た平面図である（第１実施例の変形例）。
【図９】電磁スイッチの固定構造を示す断面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１スタータ
２始動モータ
３電磁スイッチ
６アーマチャ
７整流子
８ａ正極ブラシ
９エンドフレーム
１２ボールベアリング
１３ボールベアリング
１４アーマチャ回転軸
３０プランジャ
３１スイッチ保持体（樹脂部材）
３２固定部材
３２ａ保持部
３２ｂ腕部
３２ｃ撓み部

Claims

アーマチャに回転力を発生する始動モータと、
この始動モータを通電制御する電磁スイッチとを備え、
前記始動モータと前記電磁スイッチとが、両者間に配置されるエンドフレームを介して軸方向に配列され、且つ前記電磁スイッチのプランジャ摺動軸が前記アーマチャの回転軸と略直交する様に構成されたスタータにおいて、
前記電磁スイッチは、前記エンドフレームに固定される樹脂部材に保持された状態で前記エンドフレームに固定部材を介して固定されると共に、前記エンドフレーム或いは前記樹脂部材、及び前記固定部材の少なくとも何れかによって軸方向及び周方向の移動が規制され、
前記固定部材は、前記電磁スイッチの外周面を保持する保持部と、この保持部から延びて、その先端部が前記エンドフレームに係合する腕部と、弾力を備える撓み部とが一体に設けられ、前記撓み部に弾力を持たせて前記腕部の先端部を前記エンドフレームに係合させることにより、前記保持部で前記電磁スイッチを前記エンドフレーム側へ押圧した状態で固定することを特徴とするスタータ。
前記固定部材は、前記腕部の先端が前記アーマチャの回転軸の一端側を支持するボールベアリングの軸方向端面に当接して、前記ボールベアリングを軸方向に押圧していることを特徴とする請求項１記載のスタータ。
前記固定部材は、一対の前記腕部と前記アーマチャに具備された整流子上を摺動する正極ブラシとの距離が略同等となる様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。