JP4661721B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの径方向外側に電磁スイッチが近接して配置される二軸構成のスタータに関する。

従来、エンジンの始動を行うスタータには、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチが搭載されている。この電磁スイッチは、電磁石の吸引力によりプランジャを吸引して可動接点を駆動するソレノイドと、２本の端子ボルトを介してモータ回路に接続される一組の固定接点とを備え、この一組の固定接点に可動接点が当接して、両固定接点間が導通することにより、メイン接点が閉状態となり、一組の固定接点から可動接点が離れて、両固定接点間の導通が遮断されることにより、メイン接点が開状態となる。
一組の固定接点は、２本の端子ボルトと一体に設けられ、その２本の端子ボルトが、樹脂製の接点カバーに固定されている。
２本の端子ボルトは、バッテリケーブルを介して車載バッテリに接続されるＢ端子ボルトと、モータから取り出されたリード線が接続されるＭ端子ボルトである。
特許第３４７８２１１号公報

ところが、特許文献１に示される電磁スイッチは、２本の端子ボルトが接点カバーの径方向に並べて配置されるため、以下の理由により、接点カバーの小径化が困難である。
すなわち、２本の端子ボルトの間に絶縁距離（沿面距離）を確保する必要があるため、２本の端子ボルトを径方向に近づけて配置することに限界がある。また、可動接点が両固定接点に当接した時に、可動接点を保持する絶縁部材が両固定接点に干渉しない様に、両固定接点間に所定の間隔を確保する必要がある。
上記の結果、ソレノイドを構成するコイルやプランジャ等の機能部品を小型に設計しても、２本の端子ボルトを径方向に並べて配置するためのスペースが必要であるため、電磁スイッチを小型化（小径化）する際の妨げになっていた。
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、スタータに搭載される電磁スイッチの小径化を可能にできる技術を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、内蔵する電機子に回転力を発生するモータと、電機子に通電するためのモータ回路に接続される一組の固定接点と、この一組の固定接点間を断続してモータ回路を開閉する可動接点とを有する電磁スイッチとを備え、モータの径方向外側に電磁スイッチが近接して配置されるスタータにおいて、電磁スイッチは、一組の固定接点を保持する接点カバーと、この接点カバーに固定されて、接点カバーより軸方向に突き出る１本の端子ボルトと、モータの外周に近接する接点カバーの径方向側壁を貫通して、一端側が接点カバーの内部に配置され、他端側が接点カバーの外側に取り出されてモータの内部に挿入される導電性の単一の金属部材とを有し、一組の固定接点は、端子ボルトを介してモータ回路のバッテリ側に接続されるＢ固定接点と、金属部材によって形成され、モータ回路が閉状態のときに可動接点が接する金属部材の一端側とモータの内部においてモータの内部回路に直接または間接的に接続される金属部材の他端側とからなるＭ固定接点とで構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、接点カバーの径方向側壁を貫通する金属部材によってＭ固定接点が形成されるので、従来のＭ端子ボルトを廃止できる。つまり、接点カバーには、Ｂ固定接点をモータ回路に接続する１本の端子ボルトが固定されるだけであり、その端子ボルトが接点カバーの軸方向に突き出ているので、端子ボルトと金属部材との間に絶縁距離（沿面距離）を十分に確保できる。その結果、本発明の電磁スイッチは、２本の端子ボルトが接点カバーの径方向に並んで配置される従来の電磁スイッチと比較した場合に、接点カバーの小径化が可能となり、電磁スイッチ全体の小型化に寄与する。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、端子ボルトは、接点カバーの径方向略中心に配置されていることを特徴とする。
例えば、１本の端子ボルトが接点カバーの径方向中心より外側にオフセット配置されている場合は、端子ボルトにバッテリケーブルのターミナルを接続する際に、接点カバーの周辺に搭載されるエンジン補機部品や各種パイプ及び電気配線等との間に作業スペースを確保することが困難となる。

これに対し、１本の端子ボルトを接点カバーの径方向略中心に配置することにより、端子ボルトの周囲に作業スペースを確保できるので、端子ボルトに対するバッテリケーブルの接続作業を容易にできる。
また、端子ボルトにナットを締め付けてバッテリケーブルのターミナルを固定する際に、ナットの締め付け力が端子ボルトの周囲で接点カバーに略均等に加わり、局部的に大きな応力が生じることはないので、接点カバーの小径化が可能である。
さらに、１本の端子ボルトを接点カバーの略中心に配置することで、端子ボルトの周囲に略均等に沿面距離を確保できるので、接点カバーの小径化を図ることができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、Ｍ固定接点を形成する金属部材は、接点カバーの外側に取り出されモータの内部に挿入された他端側が、電機子の高電位側に配置されるプラス側のピグテールに直接または間接的に接続されていることを特徴とする。
Ｍ固定接点を形成する金属部材の他端側をプラス側ブラシのピグテールに直接または間接的に接続することにより、従来のＭ端子ボルトを廃止できる。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、モータは、電機子の反アース側に直列接続される複数の界磁コイルと、この複数の界磁コイルの高電位側の端部同士を連結するコネクションバーとを有し、Ｍ固定接点を形成する金属部材は、接点カバーの外側に取り出されモータの内部に挿入された他端側が、コネクションバーに直接または間接的に接続されていることを特徴とする。
Ｍ固定接点を形成する金属部材の他端側をコネクションバーに直接または間接的に接続することにより、従来のＭ端子ボルトを廃止できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はスタータ１の断面図である。
スタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の通電回路（モータ回路と呼ぶ）を開閉する電磁スイッチ３と、モータ２の駆動トルクが伝達されて回転するピニオンギヤ４等を有し、このピニオンギヤ４をエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わせて、モータ２の駆動トルクをピニオンギヤ４からリングギヤに伝達することにより、エンジンを始動させる周知の働きを有している。
モータ２は、磁気回路を形成する円筒状のヨーク５と、このヨーク５の内周に磁界を形成する永久磁石６と、この永久磁石６の内周に配置される電機子７と、バッテリ（図示せず）から供給される電流を電機子７に流すためのブラシ８と、ヨーク５の後端開口部を塞ぐエンドフレーム９等より構成される。

電磁スイッチ３は、電磁石を形成するソレノイド１０と、モータ回路のメイン接点（後述する）を収納する接点カバー１１とを備え、メイン接点を開閉する働きと、シフトレバー（図示せず）を介してピニオンギヤ４を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きとを有する。この電磁スイッチ３は、図２に示す様に、モータ２の径方向外側に近接して配置されると共に、ソレノイド１０の作動軸（スイッチ軸）がモータ２の電機子軸７ａと平行に配置され、モータ２と共にフロントハウジング１２に固定されている。
ソレノイド１０は、電磁コイル１３と、この電磁コイル１３への通電により磁化される固定鉄心１４と、電磁コイル１３の内周を可動するプランジャ１５等より構成される。

接点カバー１１は、樹脂成形品であり、固定鉄心１４との間にパッキン１６を挟み込んで組み付けられ、ソレノイドケース１７の端部にかしめ固定されている。
メイン接点は、１本の端子ボルト１８を介してモータ回路のバッテリ側に接続されるＢ固定接点１９と、モータ２の内部回路（以下に説明する）に直接電気的に接続されるＭ固定接点２０と、両固定接点１９、２０間を断続する可動接点２１とで形成される。
１本の端子ボルト１８は、図２に示す様に、接点カバー１１の径方向略中心部にモールド固定され、ボルト先端側が接点カバー１１より軸方向に突き出ている。この端子ボルト１８には、車載バッテリとの間を繋ぐバッテリケーブル（図示せず）のターミナルが接続され、図示しないナットを端子ボルト１８に締め付けて固定される。

Ｂ固定接点１９は、接点カバー１１の内側で端子ボルト１８の頭部１８ａと接点カバー１１の内壁面との間に挟持され、端子ボルト１８と電気的に接触している。
Ｍ固定接点２０は、１枚の平板状の金属プレート２２（例えば銅板）によって形成される。この金属プレート２２は、モータ２のヨーク５とエンドフレーム９との間に挟持されるゴム製のグロメット２３に保持されると共に、そのグロメット２３よりモータ２の径方向外側に突き出る一端側が、モータ２の外周に近接する接点カバー１１の径方向側壁より接点カバー１１の内部に挿入されてＭ固定接点２０を形成している。一方、グロメット２３よりモータ２の内部に突き出る金属プレート２２の他端側は、電機子７の高電位側（反アース側）に配置されるプラス側ブラシ８のピグテール８ａに直接電気的に接続されている。

金属プレート２２を保持するグロメット２３は、モータ２のヨーク５及びエンドフレーム９と金属プレート２２との間を液密にシールするだけでなく、電磁スイッチ３の接点カバー１１と金属プレート２２との間も液密にシールしている。つまり、グロメット２３には、接点カバー１１と金属プレート２２との間をシールするスイッチ側シール部２３ａが一体に設けられている（図３参照）。
一方、接点カバー１１の径方向側面には、図３に示す様に、金属プレート２２を挿通する挿通孔１１ａと、この挿通孔１１ａの外周側に形成される凹部１１ｂとが設けられ、この凹部１１ｂにグロメット２３のスイッチ側シール部２３ａが弾性嵌合することにより、接点カバー１１と金属プレート２２との間が液密にシールされる。

なお、モータ２のハウジング取付け面Ａ（図１参照）からグロメット２３に保持される金属プレート２２までの軸方向距離と、同取付け面Ａから接点カバー１１に形成される挿通孔１１ａまでの軸方向距離とは略等しく設定されている。
可動接点２１は、図３に示す様に、プランジャ１５に固定されたシャフト２４の端部に絶縁部材２５を介して摺動可能に取り付けられ、接点圧スプリング２６によってシャフト２４の先端方向（図３の右方向）へ付勢されると共に、シャフト２４の先端部に固定されたワッシャ２７に当接して抜け止めされている。

次に、電磁スイッチ３の作動を説明する。
始動スイッチ（図示せず）のオン操作により電磁コイル１３に通電されると、電磁石が形成されて固定鉄心１４が磁化されるため、軸方向に対向する固定鉄心１４とプランジャ１５との間に吸引力が働き、プランジャ１５がリターンスプリング（図示せず）を押し縮めながら鉄心側（図１の右方向）へ移動する。このプランジャ１５の移動により、プランジャ１５に固定されたシャフト２４が押し出されて、シャフト２４の端部に支持された可動接点２１が一組の固定接点１９、２０に当接する。

さらに、プランジャ１５が移動して接点圧スプリング２６の圧縮荷重が可動接点２１に付与されると、可動接点２１が一組の固定接点１９、２０に押し付けられてメイン接点が閉状態となり、バッテリからモータ２へ給電される。
エンジン始動後、始動スイッチのオフ操作により、電磁コイル１３への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリングの反力でプランジャ１５が反鉄心方向（図示左方向）へ押し戻されるため、可動接点２１が一組の固定接点１９、２０から離れてメイン接点が開状態となり、バッテリからモータ２への給電が停止される。

（実施例１の効果）
本実施例の電磁スイッチ３は、電磁スイッチ３がモータ２の径方向外側に近接して配置されるので、Ｍ固定接点２０を形成する金属プレート２２をプラス側ブラシ８のピグテール８ａに直接電気的に接続することができる。つまり、グロメット２３に保持された金属プレート２２の一端側が、接点カバー１１の径方向側壁より接点カバー１１の内部に挿入されてＭ固定接点２０を形成し、グロメット２３よりモータ２の内部に突き出る金属プレート２２の他端側がプラス側ブラシ８のピグテール８ａに直接電気的に接続されている。

上記の構成によれば、接点カバー１１には、Ｂ固定接点１９をモータ回路に接続する１本の端子ボルト１８がモールド固定されるだけであり、従来のＭ端子ボルトを廃止できる。その結果、接点カバー１１より軸方向に突き出る端子ボルト１８と、接点カバー１１の径方向側壁を貫通して設けられる金属プレート２２との間に十分な絶縁距離（沿面距離）を確保できる。
また、１本の端子ボルト１８を接点カバー１１の径方向略中心部に配置したことにより、端子ボルト１８にナットを締め付けてバッテリケーブルのターミナルを固定する際に、ナットの締め付け力が端子ボルト１８の周囲で接点カバー１１に略均等に加わり、局部的に大きな応力が生じることはない。

上記の結果、２本の端子ボルトが接点カバー１１の径方向に並んで配置される従来の電磁スイッチと比較した場合に、接点カバー１１の小径化が可能となり、電磁スイッチ全体の小型化を図ることができる。
また、１本の端子ボルト１８を接点カバー１１の径方向略中心部に配置したことで、端子ボルト１８にバッテリケーブルのターミナルを接続する際に、接点カバー１１の周辺に搭載されるエンジン補機部品や各種パイプ及び電気配線等との間に作業スペースを確保できるので、端子ボルト１８に対するバッテリケーブルの接続作業を容易にできる。

（参考例１）
図４はスタータ１の断面図である。
この参考例１に示すスタータ１は、Ｍ固定接点２０を形成する金属プレート２２と、プラス側ブラシ８のピグテール８ａとの間に連結プレート２８を設けた一例である。
金属プレート２２は、一端側が接点カバー１１の径方向側壁より接点カバー１１の内部に挿入されてＭ固定接点２０を形成し、他端側がシール部材２９を介して接点カバー１１の径方向外側に取り出されている。
連結プレート２８は、金属プレート２２と同様に、導電性を有する金属板（例えば銅版）であり、グロメット２３に保持されて、そのグロメット２３よりモータ２の内部に突き出る一端側がプラス側ブラシ８のピグテール８ａに電気的に接続され、グロメット２３よりモータ２の外側に突き出る他端側が金属プレート２２の他端側と電気的に接続されている。

この参考例１に示す構成は、金属プレート２２の他端側を直接プラス側ブラシ８のピグテール８ａに接続することが困難な場合に適用できる。例えば、実施例１に記載したモータ２のハウジング取付け面Ａからグロメット２３に保持される金属プレート２２までの軸方向距離と、同取付け面Ａから接点カバー１１に形成される挿通孔１１ａまでの軸方向距離とが異なる場合は、図４に示す様に、金属プレート２２とプラス側ブラシ８のピグテール８ａとの間に連結プレート２８を設けることで容易に対応できる。
なお、金属プレート２２と連結プレート２８とを電機的に接続する方法として、溶接、半田付け、かしめ固定等を採用できる。

（変形例）
実施例１及び参考例１に記載したスタータ１は、ヨーク５の内周に永久磁石６を配置した磁石式界磁を有しているが、永久磁石６の代わりに界磁コイルを用いることもできる。この界磁コイルを用いたスタータでは、複数の界磁コイルの高電位側の端部同士を連結するコネクションバーに金属プレート２２の他端側を直接あるいは連結プレート２８を介して間接的に接続することもできる。

本発明に係る主要部の断面を含むスタータの全体図である（実施例１）。 スタータを後方から見た平面図である（実施例１）。 電磁スイッチを組み付ける前のスタータ分解図である（実施例１）。 本発明に係る主要部の断面を含むスタータの全体図である（参考例１）。

１ スタータ
２ モータ
３ 電磁スイッチ
７ 電機子
８ プラス側ブラシ
８ａ プラス側ブラシのピグテール
１１ 接点カバー
１８ 端子ボルト
１９ Ｂ固定接点（固定接点）
２０ Ｍ固定接点（固定接点）
２２ 金属プレート（金属部材）
２８ 連結プレート（連結部材）

Claims (4)

1. 内蔵する電機子に回転力を発生するモータと、
   前記電機子に通電するためのモータ回路に接続される一組の固定接点と、この一組の固定接点間を断続して前記モータ回路を開閉する可動接点とを有する電磁スイッチとを備え、
   前記モータの径方向外側に前記電磁スイッチが近接して配置されるスタータにおいて、 前記電磁スイッチは、
   前記一組の固定接点を保持する接点カバーと、
   この接点カバーに固定されて、前記接点カバーより軸方向に突き出る１本の端子ボルトと、
   前記モータの外周に近接する前記接点カバーの径方向側壁を貫通して、一端側が前記接点カバーの内部に配置され、他端側が前記接点カバーの外側に取り出されて前記モータの内部に挿入される導電性の単一の金属部材とを有し、
   前記一組の固定接点は、
   前記端子ボルトを介して前記モータ回路のバッテリ側に接続されるバッテリ側固定接点（以下Ｂ固定接点と呼ぶ）と、
   前記金属部材によって形成され、前記モータ回路が閉状態のときに前記可動接点が接する前記金属部材の一端側と前記モータの内部において前記モータの内部回路に直接または間接的に接続される前記金属部材の他端側とからなるモータ側固定接点（以下Ｍ固定接点と呼ぶ）とで構成されることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記端子ボルトは、前記接点カバーの径方向略中心に配置されていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１または２に記載したスタータにおいて、
   前記Ｍ固定端子を形成する前記金属部材は、前記接点カバーの外側に取り出されモータの内部に挿入された他端側が、前記電機子の高電位側に配置されるプラス側ブラシのピグテールに直接または間接的に接続されていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項１または２に記載したスタータにおいて、
   前記モータは、前記電機子の反アース側に直列接続される複数の界磁コイルと、この複数の界磁コイルの高電位側の端部同士を連結するコネクションバーとを有し、
   前記Ｍ固定接点を形成する前記金属部材は、前記接点カバーの外側に取り出されモータの内部に挿入された他端側が、前記コネクションバーに直接または間接的に接続されていることを特徴とするスタータ。

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