JP4963665B2 - 扁平型コミュテータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はセグメント片が摺接面を軸方向に向けて配置される扁平型コミュテータ及びその製造方法に関する。

ブラシ付きの電動モータには、電源から供給される直流電流を所定のタイミングで転流してアマチュアコイルに供給するためにコミュテータが設けられている。このコミュテータは金属製のセグメント片を備えており、これらのセグメント片は周方向に所定の間隔を空けて並べて樹脂製のホルダ部に固定され、互いに絶縁されている。各セグメント片には対応するアマチュアコイルのコイル端が接続され、ブラシはその摺接面に摺接するようになっている。

このようなコミュテータとしては、円筒状に形成されたホルダ部の外周面にセグメント片を配置し、ブラシを径方向からセグメント片に摺接させるようにした円筒状のもの（シリンダタイプ）が多く用いられるが、電動パワーステアリングやエンジンスタータ、燃料ポンプに用いられる電動モータ等では、装置の小型化のために、扁平型コミュテータ（フラットコミュテータやディスクコミュテータとも呼ばれる）を用いるようにしている。このような扁平型コミュテータでは、ホルダ部は樹脂材料により円板状に形成され、セグメント片は摺接面を軸方向に向けてホルダ部の一方の軸方向端面に固定されており、ブラシは軸方向からセグメント片に摺接するようになっている。

一方、扁平型コミュテータの製造方法としては、例えば特許文献１に示されるように、複数のセグメント片を金属製のカートリッジに装着し、このカートリッジを成形型の内部に配置した状態で樹脂材料の射出成形を行うことにより、ホルダ部をセグメント片と一体に樹脂成形するようにした方法が知られている。
国際公開第０３／０５０９３２号パンフレット

しかしながら、特許文献１に示される製造方法では、金属製のカートリッジを用いるようにしているので、同じく金属製であるセグメント片をカートリッジに密着させて所定のシール性を持たせることは困難であり、樹脂材料の射出成形時にセグメント片とカートリッジとの間に樹脂材料が侵入し、摺接面や隣り合うセグメント片の間のスリット部分に樹脂材料が残留する場合があった。そのため、これらの残留樹脂を取り除くための後工程が必要となり、このコミュテータの製造工数つまりは製造コストが高められていた。

本発明の目的は、樹脂材料の成形時におけるセグメント片の摺接面への樹脂材料の付着を防止して、扁平型コミュテータの製造コストを低減することにある。

本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、アマチュアシャフトに固定される樹脂製のホルダ部と、軸方向に向く摺接面を備え周方向に並べて前記ホルダ部に固定される複数の金属製のセグメント片とを備えた扁平型コミュテータの製造方法であって、前記摺接面を覆う保護面を構成する環状の基板部と、該基板部の外周に設けられる外周壁と、前記基板部上に放射状に配置され一端が前記外周壁に連結されるとともに前記外周壁の側に該外周壁に近づくにつれて前記基板部からの高さ寸法が徐々に増加する傾斜部が設けられる複数の隔壁と、それぞれの前記隔壁の両側面に該隔壁から周方向に突出して設けられる凸部とを備えた樹脂製のカートリッジの前記隔壁間に複数のセグメント片を周方向に並べて装着する工程と、複数の前記セグメント片が装着された前記カートリッジを成形型内に配置し、樹脂材料により前記ホルダ部を成形する工程と、前記ホルダ部が成形された後に前記セグメント片から前記カートリッジを取り外す工程とを有することを特徴とする。

本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジをガラス転移温度以上の状態のもとで前記セグメント片から取り外すことを特徴とする。

本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジが非強化のポリアミド系樹脂により形成されていることを特徴とする。

本発明の扁平型コミュテータの製造方法は、前記カートリッジがナイロン６６により形成されていることを特徴とする。

本発明の扁平型コミュテータは、アマチュアシャフトに固定される樹脂製のホルダ部と、軸方向に向く摺接面を備え周方向に所定の間隔を空けて並べて前記ホルダ部に固定される複数のセグメント片とを備えた扁平型コミュテータであって、前記ホルダ部の隣り合う前記セグメント片の間における外周部分にテーパ面が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、各セグメント片が装着されるカートリッジを樹脂製としたので、セグメント片の摺接面をカートリッジの保護面に密着させ、ホルダ部を樹脂成形する際に当該摺接面へ樹脂が付着することを防止することができる。これにより、摺接面に付着した樹脂を取り除くための後工程を不要として、この扁平型コミュテータの製造コストを低減させることができる。また、カートリッジの隔壁に傾斜部を設け、樹脂成形されたホルダ部の隣り合うセグメント片の間における外周部分をテーパ面として形成するようにしたので、ホルダ部の樹脂成形後、カートリッジを取り外す際に、ホルダ部の当該外周部分の角部が欠けることを防止することができる。さらに、カートリッジの隔壁の両側面に周方向に突出する凸部を設けるようにしたので、カートリッジに装着されるセグメント片２４を凸部の弾性力によりカートリッジに保持させ、これにより、各工程間の移動時等においてカートリッジからセグメント片が離脱することを防止して、セグメント片の欠品等による不良品の発生を防止することができる。

また、本発明によれば、カートリッジをガラス転移温度以上の状態のもとでセグメント片から取り外すようにしたので、カートリッジの取り外し作業を容易にすることができる。

さらに、本発明によれば、カートリッジを非強化のポリアミド系樹脂により形成するようにしたので、当該カートリッジにセグメント片の装着時に適度な弾性と摺動性を持たせて、カートリッジへのセグメント片の装着作業を容易にすることができる。また、カートリッジにホルダ部の成形時に対する十分な耐熱性を持たせることができる。

さらに、本発明によれば、カートリッジをナイロン６６により形成するようにしたので、ホルダ部の成形直後の高温度の状況下においても、セグメント片からカートリッジを容易に取り外すことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は二輪車（オートバイ）に用いられるスタータモータの内部構造を示す断面図であり、このスタータモータ１１は両端がカバー１２ａ，１２ｂにより閉塞された円筒状のヨーク１３を備え、このヨーク１３の内部にはアマチュア１４（電機子）が収容されている。アマチュア１４はアマチュアシャフト１５が各カバー１２ａ，１２ｂに設けられる軸受１６ａ，１６ｂに支持されることによりヨーク１３の内部で回転自在となっており、アマチュアシャフト１５に固定されるアマチュアコア１７には複数のアマチュアコイル１８が巻装されている。また、アマチュアシャフト１５には、アマチュアコア１７に隣接して本発明の一実施の形態である扁平型コミュテータ２１（以下、コミュテータ２１とする。）が固定されている。

図２は図１に示すコミュテータの詳細を示す一部切り欠き斜視図であり、このコミュテータ２１はいわゆる扁平型（ディスク型）となっており、軸方向寸法に対して径方向寸法が大きい略円板状に形成されたホルダ部２２を有している。このホルダ部２２は、例えば熱硬化性樹脂などの樹脂材料を成形（モールド成形）して形成されており、その軸心に形成される軸孔２３においてアマチュアシャフト１５に圧入されて当該アマチュアシャフト１５に固定されるようになっている。

ホルダ部２２の一方の軸方向端面には、周方向に所定の間隔を空けて放射状に並べて複数のセグメント片２４が固定されている。これらのセグメント片２４は例えば銅などの金属材料により形成され、その外形形状は略扇形状となっており、それぞれ摺接面２４ａを軸方向に向けてホルダ部２２に配置されている。隣り合うセグメント片２４の間にはホルダ部２２が介在するとともにその表面側にはスリット２５が形成されており、各セグメント片２４はホルダ部２２とスリット２５とにより隔てられて互いに電気的に絶縁されている。各セグメント片２４の外周側の一端にはコイル接続部２４ｂが設けられ、各コイル接続部２４ｂにはそれぞれ接続溝２４ｃが形成されている。アマチュアコイル１８のコイル端は対応するセグメント片２４の接続溝２４ｃに挿通され、当該挿通部分がヒュージング等されてコイル接続部２４ｂに電気的に接続されるようになっている。

図１に示すように、コミュテータ２１の側のカバー１２ｂには一対の給電用のブラシ２６ａ，２６ｂがアマチュアシャフト１５の軸心に対して平行に移動自在に装着されており、これらのブラシ２６ａ，２６ｂはそれぞれスプリング２７ａ，２７ｂにより付勢され、アマチュアシャフト１５の軸方向から各セグメント片２４の摺接面２４ａに摺接している。各ブラシ２６ａ，２６ｂはスタータスイッチ（不図示）等を介して車載されるバッテリ等の電源（不図示）に接続され、スタータスイッチが操作されると電源からブラシ２６ａ，２６ｂに電流が供給されるようになっている。ブラシ２６ａ，２６ｂに電流が供給されると、当該電流はブラシ２６ａ，２６ｂとコミュテータ２１により転流されて所定のタイミングで各アマチュアコイル１８に供給され、これにより、アマチュアコア１７とヨーク１３の内面に固定されるマグネット２８との間で電磁力が発生し、この電磁力によりアマチュアシャフト１５が所定の方向に回転するようになっている。

次に、このコミュテータ２１の製造方法、つまり本発明の一実施の形態である扁平型コミュテータ２１の製造方法について説明する。

図３は図２に示すコミュテータの製造工程を示す工程図であり、コミュテータ２１はこの工程図に示す各工程Ｐ１〜Ｐ６を経て製造される。これらの工程Ｐ１〜Ｐ６によるコミュテータ２１の製造方法を簡単に説明すると、まず、セグメント片形成工程Ｐ１において複数のセグメント片２４が形成され、カートリッジ装着工程Ｐ２においてこれらのセグメント片２４が後述するカートリッジに装着される。次いで、アンカー形成工程Ｐ３において各セグメント片２４の摺接面２４ａの裏面に後述するアンカーが加工され、ホルダ部成形工程Ｐ４においてカートリッジに装着されたセグメント片２４をインサートした状態でホルダ部２２が樹脂成形される。ホルダ部２２が成形されると、カートリッジ取り外し工程Ｐ５においてセグメント片２４からカートリッジが取り外され、次いで、接続溝形成工程Ｐ６においてコイル接続部２４ｂに接続溝２４ｃが形成されてコミュテータ２１が完成する。

次に、各工程Ｐ１〜Ｐ６の詳細について順に説明する。

図４はセグメント片形成工程を概略で示す斜視図であり、図５は図４に示すセグメント片形成工程により形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。

このコミュテータ２１の製造に用いられるセグメント片２４は、セグメント片形成工程Ｐ１により、母材３１（テーターバー）を所定形状に切断して形成される。図４に示すように、母材３１としては、例えば引抜き加工により断面形状が軸方向に一様な所定形状に形成された銅材等が用いられており、この母材をプレス加工等により図４中破線で示す切断線に沿って順次切断することにより、複数の銅製のセグメント片２４が形成される。図５に示すように、当該工程Ｐ１により形成されたセグメント片２４は、摺接面２４ａを備えた本体部２４ｄと、本体部２４ｄの一端に段差を付けて設けられるコイル接続部２４ｂと、本体部２４ｄの他端に段差を付けて設けられる固定用凸部２４ｅとを備えた所定形状に形成される。

また、セグメント片２４の一端に設けられるコイル接続部２４ｂには、例えばプレス加工等により、コイル接続部２４ｂを貫通する下孔３２が予め形成される。この下孔３２は、ホルダ部２２の成形後に行われる接続溝形成工程Ｐ６においてコイル接続部２４ｂに接続溝２４ｃを加工する際に、当該加工を容易にしてホルダ部２２への負担を低減させるために予め形成されるものである。セグメント片２４に予め下孔３２を形成しておくことで、接続溝２４ｃの形状が複雑な場合であってもホルダ部２２への負担を軽くすることができる。

なお、本実施の形態においては、母材３１から切り出されたセグメント片２４に下孔３２を形成するようにしているが、これに限らず、予め母材３１に軸方向に並べて複数の下孔３２を形成し、当該下孔３２を含むセグメント片２４を母材３１から切り出すようにしてもよい。

セグメント片形成工程Ｐ１において複数のセグメント片２４が製造されると、次いで、カートリッジ装着工程Ｐ２において複数のセグメント片２４がカートリッジに装着される。

図６はカートリッジの構成を示す正面図であり、図７は図６におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれカートリッジへのセグメント片の装着手順を示す斜視図であり、図９は複数のセグメント片が装着された状態のカートリッジを示す正面図である。

カートリッジ装着工程Ｐ２で用いられるカートリッジ３３は樹脂製となっており、このカートリッジ３３は円環状の基板部３４を備えている。基板部３４の外周には当該基板部３４と一体に外周壁３５が設けられており、また、基板部３４の上には各セグメント片２４の間にスリット２５を形成するための複数の隔壁３６が一体に設けられている。これらの隔壁３６は基板部３４上に放射状に並べて配置されており、その一端は外周壁３５の内面に連結されている。

図７に示すように、各隔壁３６は、その先端部から外周壁３５と連結される基端部に向けての所定の範囲では、上面が基板部３４と平行となって基板部３４からの高さ寸法が一定な壁状に形成されている。一方、各隔壁３６の基端部側には外周壁３５に近づくに連れて基板部３４からの高さ寸法が徐々に増加する方向に傾斜する傾斜部としての傾斜面３６ａが形成されており、この傾斜面３６ａにおける基板部３４からの高さ寸法は先端部の側よりも高くなっている。

また、各隔壁３６の基端部における両側面には、カートリッジ３３に装着されるセグメント片２４を当該カートリッジ３３に保持させるための凸部３７が設けられている。これらの凸部３７は隔壁３６の側面から外周壁３５に沿って周方向に突出しており、隣り合う隔壁３６の間隔はこれらの凸部３７により狭められている。

基板部３４上の隣り合う隔壁３６と外周壁３５とにより区画された面はそれぞれセグメント片２４の摺接面２４ａを覆うための保護面３８となっており、つまり、カートリッジ３３の基板部３４上にはセグメント片２４の数に対応した数の複数の保護面３８が周方向に並べて形成されている。そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、各セグメント片２４は、その摺接面２４ａを保護面３８に当接させるとともにコイル接続部２４ｂを外周側としてその両側部において隣り合う隔壁３６の間に填め込まれるようにカートリッジ３３に装着される。

このとき、各隔壁３６に設けられる凸部３７がセグメント片２４の両側部に押し潰されて弾性変形し、当該弾性力によりセグメント片２４はカートリッジ３３に保持されるようになっている。

このように、このコミュテータ２１の製造方法では、樹脂製のカートリッジ３３の各隔壁３６の両側面に周方向に突出する凸部３７を設け、各セグメント片２４を当該凸部３７を押し潰すようにカートリッジ３３に装着させるようにしたので、凸部３７の弾性力によりセグメント片２４をカートリッジ３３に保持させることができる。これにより、各工程間の移動時等においてカートリッジ３３からセグメント片２４が離脱することを防止して、セグメント片２４の欠品等による不良品の発生を防止することができる。

各隔壁３６の間に複数のセグメント片２４が順次填め込まれることにより、図９に示すように、各セグメント片２４は、その摺接面２４ａがカートリッジ３３の保護面３８に覆われた状態となって当該カートリッジ３３に周方向に隔壁３６の分だけ間隔を空けて並べて装着される。カートリッジ３３に装着された各セグメント片２４の内周側の先端部分つまり固定用凸部２４ｅはカートリッジ３３によって拘束されていないので、各セグメント片２４は各隔壁３６を弾性変形させることにより、径方向に若干移動することができるようになっている。

ここで、このカートリッジ３３はナイロン６６（ＰＡ６６）と呼ばれる非強化のポリアミド系樹脂により形成されており、所定のガラス転移温度（約５０℃）以上となるとガラス転移を生じて剛性と粘度が低下したゴム状態に変化するようになっている。後述するホルダ部成形工程Ｐ４においては、加熱された樹脂材料の熱によりカートリッジ３３はガラス転移温度以上に加熱され、これにより、カートリッジ３３とセグメント片２４との密着度が高められてカートリッジ３３とセグメント片２４との間からの樹脂材料の侵入が防止されるようになっている。

カートリッジ装着工程Ｐ２において複数のセグメント片２４がカートリッジ３３に装着されると、次に、アンカー形成工程Ｐ３において各セグメント片２４にアンカーが加工形成される。

図１０はアンカー形成型によるアンカーの加工状態を示す断面図であり、図１１はアンカーが形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。

図１０に示すように、アンカー形成型４１は上型４２と下型４３とを有しており、セグメント片２４が装着された状態のカートリッジ３３は下型４３に配置される。一方、上型４２には円筒状のストリッパ４４が設けられており、このストリッパ４４の上部にはスプリング４５を介してパンチホルダ４６が設けられている。パンチホルダ４６には下方に向けてパンチ４７が取り付けられており、このパンチ４７はストリッパ４４の内側に配置されて当該ストリッパ４４に軸方向に相対移動自在に支持されている。パンチ４７の先端部には爪削ぎ部４７ａが形成されている。この爪削ぎ部４７ａはその内周側が上方に拡径したテーパ形状に形成されており、下型４３に配置された各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂの内径側寄りの部分に対向するようになっている。

プレス装置（不図示）によりパンチホルダ４６が下方に押し下げられると、ストリッパ４４と下型４３の間にコイル接続部２４ｂが挟み込まれて各セグメント片２４が所定位置に保持される。この状態でさらにパンチホルダ４６が下方に押し下げられると、パンチ４７が下降して爪削ぎ部４７ａがコイル接続部２４ｂの内径側寄りの部分に当接する。そして、さらにパンチホルダ４６がコイル接続部２４ｂの厚み寸法程度のストロークを下降すると、爪削ぎ部４７ａがセグメント片２４に食い込み、図１１に示すように、各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂの内周側にアンカー４８が形成される。このとき、アンカー４８は爪削ぎ部４７ａのテーパ形状に沿って内周側に倒れるように突出形成される。

このようなアンカー形成型４１によりアンカー４８が形成される際には、各セグメント片２４はパンチ４７により下方に向けて押されるので、当該押し付け力により各セグメント片２４は下型４３に配置されたカートリッジ３３に強く押し付けられる。これにより、カートリッジ３３の凸部３７を十分に弾性変形させて、各セグメント片２４の摺接面２４ａをカートリッジ３３の保護面３８に密着させることができる。

アンカー形成工程において各セグメント片２４にアンカー４８が形成されると、次に、ホルダ部成形工程Ｐ４において、成形型を用いた樹脂材料の射出成形によりホルダ部２２が形成される。

図１２はホルダ部成形工程における成形型の加工状態を示す断面図であり、図１３は成形型の内部におけるカートリッジとセグメント片の配置状態を示す断面図である。

図１２に示すように、この成形型５１は上型５２と下型５３とを有しており、上型５２と下型５３の間にホルダ部２２を成形するための成形室５４が形成されている。

下型５３の成形室５４の内部にはカートリッジ収容部５５が設けられており、複数のセグメント片２４が装着された状態のカートリッジ３３は当該収容部５５に配置されるようになっている。図１３に示すように、カートリッジ収容部５５は成形室５４の軸方向に直交する円環状の支持面５５ａと支持面５５ａの外周に立設される第１の位置決め面５５ｂとを備えた凹形状に形成されており、複数のセグメント片２４が装着された状態のカートリッジ３３は当該セグメント片２４を上側として基板部３４を支持面５５ａに接触させるとともに外周壁３５を第１の位置決め面５５ｂに当接させて当該収容部５５に配置されるようになっている。

また、下型５３のカートリッジ収容部５５よりも一段上の外側にはセグメント片支持部５６が設けられている。図１３に示すように、セグメント片支持部５６は成形室５４の軸方向に直交する円環状の支持面５６ａと支持面５６ａの外周に立設される第２の位置決め面５６ｂとを備えており、複数のセグメント片２４が装着された状態のカートリッジ３３がカートリッジ収容部５５に配置されると、各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂはセグメント片支持部５６の支持面５６ａに配置されるとともにその外周は第２の位置決め面５６ｂに所定の間隔を空けて対向するようになっている。

図１２に示すように、成形型５１の上型５２には成形室５４の軸心部分に開口するようにゲート５７が設けられており、所定の温度（本実施の形態においては１８０℃）にまで加熱された樹脂材料がこのゲート５７から成形室５４の内部に射出されるようになっている。

図１４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ成形型によりホルダ部が樹脂成形される手順を示す説明図であり、図１２に示すようにカートリッジ３３に装着された状態のまま複数のセグメント片２４が成形室５４の内部に収容されると、図１４（ａ）に示すように、所定の温度（１８０℃）にまで加熱された樹脂材料がゲート５７から成形室５４の内部に射出される。ゲート５７から射出された樹脂材料は、成形室５４の軸心部分の上側からその外周部分に向けて成形室５４の内部に充填される。

図１４（ｂ）に示すように、樹脂材料が各セグメント片２４の部分にまで充填されると、成形室５４の軸心部分の上方から射出される樹脂材料の圧力により、各セグメント片２４は軸方向下側と径方向外側とに向けて押される。また、このとき、樹脂材料の熱がセグメント片２４を介して伝達されることによりカートリッジ３３はガラス転移温度以上に加熱され、ガラス転移を生じてゴム状に変化する。

各セグメント片２４が樹脂圧により軸方向下側に押されると、各セグメント片２４の摺接面２４ａがカートリッジ３３の保護面３８に押し付けられるとともに、カートリッジ３３の基板部３４がカートリッジ収容部５５の支持面５５ａに押し付けられる。したがって、セグメント片２４の摺接面２４ａがゴム状となったカートリッジ３３の保護面３８に密着するとともに、ゴム状となったカートリッジ３３の基板部３４が支持面５５ａに密着して、セグメント片２４とカートリッジ３３との間やカートリッジ３３と支持面５５ａとの間への樹脂材料の侵入が防止される。

一方、各セグメント片２４が樹脂圧により径方向外側に押されると、図１４（ｃ）に示すように、各セグメント片２４と第１の位置決め面５５ｂとの間にゴム状となったカートリッジ３３の外周壁３５が挟み込まれ、その厚みが薄くなるように圧縮される。これにより、セグメント片２４がゴム状となった外周壁３５に密着するとともに、ゴム状となった外周壁３５が第１の位置決め面５５ｂに密着して、セグメント片２４とカートリッジ３３との間やカートリッジ３３と第１の位置決め面５５ｂとの間への樹脂材料の侵入が防止される。

また、各セグメント片２４が樹脂圧により径方向外側に押され、外周壁３５がセグメント片２４により押されて圧縮されると、各セグメント片２４はその分だけ成形室５４内を径方向外側に移動し、コイル接続部２４ｂの外周部分が第２の位置決め面５６ｂに当接する。これにより、各セグメント片２４は成形室５４内の所定位置に精度よく位置決めされる。

この状態で成形室５４の内部が樹脂材料で満たされ、これが固化することにより、ホルダ部２２が形成される。ホルダ部２２は、セグメント片２４に設けられるアンカー４８と固定用凸部２４ｅとを内包するように形成され、これにより、各セグメント片２４はホルダ部２２に固定される。また、この成形工程Ｐ４により、各コイル接続部２４ｂに形成された下孔３２には樹脂材料が侵入し、当該下孔３２は樹脂材料により埋められた状態となる。

ホルダ部２２が樹脂成形されると、当該成形品が成形型５１から取り出され、後工程として行われる切削加工等によりホルダ部２２の軸心に軸孔２３が形成され、ホルダ部成形工程Ｐ４が終了する。

このように、このコミュテータ２１の製造方法では、各セグメント片２４が装着されるカートリッジ３３を樹脂製としたので、セグメント片２４の摺接面２４ａをカートリッジ３３の保護面３８に密着させて当該摺接面２４ａへの樹脂の付着を防止することができる。これにより、セグメント片２４の摺接面２４ａに付着した樹脂を取り除くための後工程を不要として、このコミュテータ２１の製造コストを低減させることができる。

また、このコミュテータ２１の製造方法では、成形型５１に充填される樹脂材料の圧力により、各セグメント片２４の摺接面２４ａをカートリッジ３３の保護面３８に密着させ、また、カートリッジ３３を支持面５５ａや第１の位置決め面５５ｂに密着させるようにしたので、セグメント片２４とカートリッジ３３の間やカートリッジ３３と成形型５１の内面との間への樹脂材料の侵入を確実に防止することができる。

さらに、このコミュテータ２１の製造方法では、成形型５１に充填される樹脂材料の圧力により各セグメント片２４の外周つまりコイル接続部２４ｂを第２の位置決め面５６ｂに当接させるようにしたので、各セグメント片２４をホルダ部２２に精度よく位置決めすることができる。

さらに、このコミュテータ２１の製造方法では、各隔壁３６の両側面に設けられる凸部３７はカートリッジ３３と各セグメント片２４との間のシール性を高める機能も有するので、これにより、セグメント片２４とカートリッジ３３の間への樹脂材料の侵入を確実に防止することができる。

ホルダ部成形工程Ｐ４においてホルダ部２２が樹脂成形されると、次に、カートリッジ取り外し工程Ｐ５において、各セグメント片２４からカートリッジ３３が取り外される。

このカートリッジ取り外し工程Ｐ５は、ホルダ部成形工程Ｐ４において加熱された樹脂材料の熱を受けてガラス転移温度以上の温度にまで加熱されたカートリッジ３３が当該温度以下にまで冷やされる前に行われる。つまり、カートリッジ３３がガラス転移温度以上の状態のもとで取り外し作業が行われる。これにより、カートリッジ３３がガラス転移してゴム状となったまま取り外し作業をすることができるので、当該作業を容易にすることができる。

このように、このコミュテータ２１の製造方法では、カートリッジ３３をガラス転移温度以上の状態のもとでセグメント片２４から取り外すようにしたので、カートリッジ３３の取り外し作業を容易にすることができる。

また、このコミュテータ２１の製造方法では、カートリッジ３３をナイロン６６等のポリアミド系樹脂により形成するようにしているが、このようなポリアミド系樹脂はホルダ部２２を形成する樹脂に対して適度な接着力を有している。したがって、ホルダ部成形工程Ｐ４においてカートリッジ３３とセグメント片２４との間に樹脂材料が侵入した場合であっても、侵入した樹脂材料はカートリッジ３３の側に付着し、セグメント片２４に樹脂が残ることを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、ホルダ部２２の樹脂成形後、カートリッジ３３がガラス転移温度以下に冷える前にカートリッジ取り外し工程Ｐ５を行うようにしているが、これに限らず、ホルダ部２２の樹脂成形後、カートリッジ３３がガラス転移温度以下に冷えた場合には、カートリッジ３３をガラス転移温度以上に再度加熱してからカートリッジ取り外し工程Ｐ５を行うようにしてもよい。

一方、カートリッジ３３が取り外されると、隣り合うセグメント片２４の間にはカートリッジ３３の隔壁３６によりスリット２５が形成されるが、このコミュテータ２１の製造方法では、カートリッジ３３の各隔壁３６の基端部側に傾斜面３６ａを形成するようにしたので、図２に示すように、隣り合うセグメント片２４の間におけるホルダ部２２の外周部分にはテーパ面５８が形成されることになる。これにより、ホルダ部２２の成形後、カートリッジ３３を取り外す際に、当該ホルダ部２２の角部が欠けることを防止することができる。

このように、このコミュテータ２１の製造方法では、カートリッジ３３の各隔壁３６の基端部側に傾斜面３６ａを形成するようにしたので、隣り合うセグメント片２４の間におけるホルダ部２２の外周部分をテーパ面５８として形成し、これにより、カートリッジ３３を取り外す際に、隣り合うセグメント片２４の間におけるホルダ部２２の外周部分の角部が欠けることを防止することができる。

カートリッジ取り外し工程Ｐ５においてカートリッジ３３がセグメント片２４から取り外されると、次に、接続溝形成工程Ｐ６において、各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂに接続溝２４ｃが形成される。

図１５は接続溝形成型を示す断面図であり、図１６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ接続溝形成型による接続溝の加工手順を示す説明図である。

図１５に示すように、接続溝形成型６１は上型６２と下型６３とを有しており、下型６３には上下方向に移動自在に支持台６４が設けられており、この支持台６４はスプリング６５により支持されて所定位置に保持されている。支持台６４の軸心には上方に向けて突出する支持ピン６６が設けられており、セグメント片２４が固定されたホルダ部２２は、その軸孔２３において支持ピン６６に挿通されて支持台６４に位置決めされた状態で配置されるようになっている。

図１６（ａ）からも解るように、下型６３にはセグメント片２４の数に対応した複数のパンチ６７（オス型）が放射状に並べて配置されており、各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂに形成された下孔３２は対応するパンチ６７と対向するようになっている。一方、上型６２にはパンチ６７に対応した複数のダイ６８（メス型）が設けられており、これらのダイ６８にはスクラップ排出部６９が設けられている。

上型６２がプレス装置（不図示）により押されて下方に移動すると、各セグメント片２４は上型６２により下方に向けて押され、スプリング６５のばね力に抗して支持台６４とともに下方に移動する。各セグメント片２４が下方に移動すると、図１６（ｂ）に示すように、コイル接続部２４ｂの下孔３２を含む部分がプレス加工つまり各パンチ６７とダイ６８による剪断加工により溝状に切断される。これにより、図１６（ｃ）に示すように、下孔３２とともに下孔３２に充填された樹脂材料が除去され、各セグメント片２４のコイル接続部２４ｂに溝状の接続溝２４ｃが形成される。

なお、符号７１は、加工後に各セグメント片２４をパンチ６７から取り外すためのエジェクタである。

ここで、このコミュテータ２１の製造方法では、コイル接続部２４ｂには予め下孔３２を形成するようにしているので、パンチ６７とダイ６８による接続溝２４ｃの加工に必要な剪断力をコイル接続部２４ｂに予め下孔３２が形成されない場合に比べて小さくし、その加工を容易にすることができる。また、接続溝２４ｃの加工に必要な剪断力を下孔３２が形成されない場合に比べて小さくすることができるので、接続溝２４ｃの加工時にホルダ部２２に加わる荷重を低減して、当該加工時にホルダ部２２が損傷を受けることを防止することができる。

このように、このコミュテータ２１の製造方法では、コイル接続部２４ｂに予め下孔３２を設け、当該下孔３２を含む部分をプレス加工により切断して接続溝２４ｃを形成するようにしたので、接続溝２４ｃの加工を容易にするとともに、当該加工時にホルダ部２２に加わる荷重を低減してホルダ部２２の損傷を防止することができる。

図１７は図５に示すセグメント片の変形例を示す斜視図である。

図５に示すセグメント片２４では、コイル接続部２４ｂに予め下孔３２を形成するようにしているが、図１７に示す変形例のように、コイル接続部２４ｂに予め接続溝２４ｃに対応した形状の下溝７２（仮溝）を形成するようにしてもよい。この場合、接続溝形成工程Ｐ６においては、当該下溝７２を含む部分がパンチ６７とダイ６８を用いたプレス加工により切断され、接続溝２４ｃが形成される。

なお、図１７においては、前述した部分に対応する部分には同一の符号を付してある。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態おいては、スタータモータ１１に用いられる扁平型コミュテータ２１に本発明を適用しているが、これに限らず、例えば電動パワーステアリングや燃料ポンプの駆動源として用いられる電動モータの扁平型コミュテータに本発明を適用するようにしてもよい。

また、前記実施の形態においては、カートリッジ３３を非強化のナイロン６６により形成するようにしているが、これに限らず、例えばナイロン６（ＰＡ６）やナイロン４６（ＰＡ４６）等の他のポリアミド系樹脂や、これらの強化タイプのポリアミド系樹脂、さらにポリアミド系以外の樹脂など、他の樹脂材料によりカートリッジ３３を形成するようにしてもよい。

さらに、接続溝２４ｃがプレス加工により摺接面２４ａに対して垂直な方向から成形されることで、アマチュアコイル１８が抜けにくい形状やアマチュアコイル１８の外周面に密着しやすい形状など、接続溝２４ｃの形状に自由度を増すことができる。

さらに、前記実施の形態においては、カートリッジ３３の凸部３７を隔壁３６の基端部に設けるようにしているが、これに限らず、隔壁３６の両側部に周方向に突出するように設けられていれば、その位置は問わない。

二輪車（オートバイ）に用いられるスタータモータの内部構造を示す断面図である。 図１に示すコミュテータの詳細を示す一部切り欠き斜視図である。 図２に示すコミュテータの製造工程を示す工程図である。 セグメント片形成工程を概略で示す斜視図である。 図４に示すセグメント片形成工程により形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。 カートリッジの構成を示す正面図である。 図６におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれカートリッジへのセグメント片の装着手順を示す斜視図である。 複数のセグメント片が装着された状態のカートリッジを示す正面図である。 アンカー形成型によるアンカーの加工状態を示す断面図である。 アンカーが形成されたセグメント片の詳細を示す斜視図である。 ホルダ部成形工程における成形型の加工状態を示す断面図である。 成形型の内部におけるカートリッジとセグメント片の配置状態を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ成形型によりホルダ部が樹脂成形される手順を示す説明図である。 接続溝形成型を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ接続溝形成型による接続溝の加工手順を示す説明図である。 図５に示すセグメント片の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１１ スタータモータ
１２ａ，１２ｂ カバー
１３ ヨーク
１４ アマチュア
１５ アマチュアシャフト
１６ａ，１６ｂ 軸受
１７ アマチュアコア
１８ アマチュアコイル
２１ 扁平型コミュテータ
２２ ホルダ部
２３ 軸孔
２４ セグメント片
２４ａ 摺接面
２４ｂ コイル接続部
２４ｃ 接続溝
２４ｄ 本体部
２４ｅ 固定用凸部
２５ スリット
２６ａ，２６ｂ ブラシ
２７ａ，２７ｂ スプリング
２８ マグネット
３１ 母材
３２ 下孔
３３ カートリッジ
３４ 基板部
３５ 外周壁
３６ 隔壁
３６ａ 傾斜面（傾斜部）
３７ 凸部
３８ 保護面
４１ アンカー形成型
４２ 上型
４３ 下型
４４ ストリッパ
４５ スプリング
４６ パンチホルダ
４７ パンチ
４７ａ 爪削ぎ部
４８ アンカー
５１ 成形型
５２ 上型
５３ 下型
５４ 成形室
５５ カートリッジ収容部
５５ａ 支持面
５５ｂ 第１の位置決め面
５６ セグメント片支持部
５６ａ 支持面
５６ｂ 第２の位置決め面
５７ ゲート
５８ テーパ面
６１ 接続溝形成型
６２ 上型
６３ 下型
６４ 支持台
６５ スプリング
６６ 支持ピン
６７ パンチ
６８ ダイ
６９ スクラップ排出部
７１ エジェクタ
７２ 下溝
Ｐ１ セグメント片形成工程
Ｐ２ カートリッジ装着工程
Ｐ３ アンカー形成工程
Ｐ４ ホルダ部成形工程
Ｐ５ カートリッジ取り外し工程
Ｐ６ 接続溝形成工程

Claims (5)

1. アマチュアシャフトに固定される樹脂製のホルダ部と、軸方向に向く摺接面を備え周方向に並べて前記ホルダ部に固定される複数の金属製のセグメント片とを備えた扁平型コミュテータの製造方法であって、
   前記摺接面を覆う保護面を構成する環状の基板部と、該基板部の外周に設けられる外周壁と、前記基板部上に放射状に配置され一端が前記外周壁に連結されるとともに前記外周壁の側に該外周壁に近づくにつれて前記基板部からの高さ寸法が徐々に増加する傾斜部が設けられる複数の隔壁と、それぞれの前記隔壁の両側面に該隔壁から周方向に突出して設けられる凸部とを備えた樹脂製のカートリッジの前記隔壁間に複数のセグメント片を周方向に並べて装着する工程と、
   複数の前記セグメント片が装着された前記カートリッジを成形型内に配置し、樹脂材料により前記ホルダ部を成形する工程と、
   前記ホルダ部が成形された後に前記セグメント片から前記カートリッジを取り外す工程とを有することを特徴とする扁平型コミュテータの製造方法。
2. 請求項１記載の扁平型コミュテータの製造方法において、前記カートリッジをガラス転移温度以上の状態のもとで前記セグメント片から取り外すことを特徴とする扁平型コミュテータの製造方法。
3. 請求項１または２記載の扁平型コミュテータの製造方法において、前記カートリッジが非強化のポリアミド系樹脂により形成されていることを特徴とする扁平型コミュテータの製造方法。
4. 請求項３記載の扁平型コミュテータの製造方法において、前記カートリッジがナイロン６６により形成されていることを特徴とする扁平型コミュテータの製造方法。
5. アマチュアシャフトに固定される樹脂製のホルダ部と、軸方向に向く摺接面を備え周方向に所定の間隔を空けて並べて前記ホルダ部に固定される複数のセグメント片とを備えた扁平型コミュテータであって、
   前記ホルダ部の隣り合う前記セグメント片の間における外周部分にテーパ面が形成されることを特徴とする扁平型コミュテータ。

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